ADVERTENTIE

Koolstofafvang op basis van kristallisatie van bicarbonaat-waterclusters: een veelbelovende aanpak om de opwarming van de aarde onder controle te houden

MILIEUKoolstofafvang op basis van kristallisatie van bicarbonaat-waterclusters: een veelbelovende aanpak om de opwarming van de aarde onder controle te houden

Er is een nieuwe methode ontwikkeld om koolstofdioxide af te vangen uit de uitstoot van fossiele brandstoffen

De uitstoot van broeikasgassen levert de grootste bijdrage aan klimaatverandering. De uitstoot van kritische broeikasgassen is het gevolg van grootschalige industrialisatie en menselijke activiteit. De meeste van deze broeikasgasemissies zijn van kooldioxide (CO2) door verbranding van fossiele brandstoffen. De totale concentratie CO2 in de atmosfeer is sinds het begin van de industrialisatie met meer dan 40 procent toegenomen. Deze gestage toename van de uitstoot van broeikasgassen verwarmt de planeet in wat wordt genoemd als 'opwarming van de aarde' omdat computersimulaties hebben aangetoond dat emissies verantwoordelijk zijn voor de stijging van de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de aarde in de loop van de tijd, wat wijst op 'klimaatverandering' als gevolg van veranderingen in regenvalpatronen, stormintensiteit, zeeniveaus, enz. Dus het ontwikkelen van geschikte manieren om te 'vangen of af te vangen' koolstofdioxide uit emissies is een cruciaal aspect van de aanpak van klimaatverandering. Carbon Fibre afvangtechnologie bestaat al tientallen jaren, maar heeft recentelijk meer aandacht gekregen vanwege milieuproblemen.

Een nieuwe methode voor het afvangen van koolstof

De standaardprocedure voor het afvangen van koolstof omvat het opvangen en scheiden van CO2 uit een gasvormig mengsel, het vervolgens transporteren naar opslag en opslaan op afstand, weg van de atmosfeer, meestal ondergronds. Dit proces is zeer energie-intensief, brengt verschillende technische problemen, risico's en beperkingen met zich mee, bijvoorbeeld grote kans op lekkage op de opslaglocatie. Een nieuwe studie gepubliceerd in Chem beschrijft een veelbelovend alternatief voor het afvangen van koolstof. Wetenschappers van het Department of Energy USA hebben een unieke methode ontwikkeld om CO2 uit kolencentrales te verwijderen en dit proces vereist 24 procent minder energie in vergelijking met benchmarks die momenteel in de industrie worden gebruikt.

Onderzoekers werkten aan natuurlijk voorkomende organische verbindingen, bis-iminoguanidines (BIG's) genaamd, die het vermogen hebben om zich te binden aan negatief geladen anionen, zoals in eerdere onderzoeken is gezien. Ze dachten dat deze specifieke eigenschap van BIG's ook van toepassing zou moeten zijn op bicarbonaatanionen. BIG's kunnen dus werken als een sorptiemiddel (een stof die andere moleculen verzamelt) en CO2 omzetten in vaste kalksteen (calciumcarbonaat). Natronkalk is een mengsel van calcium- en natriumhydroxide dat door duikers, onderzeeërs en andere gesloten ademhalingsomgevingen wordt gebruikt om uitgeademde lucht te filteren en gevaarlijke ophoping van CO2 te voorkomen. De lucht kan dan meerdere keren worden hergebruikt. Met rebreathers voor duikers kunnen ze bijvoorbeeld lange tijd onder water blijven, wat anders onmogelijk is.

Een unieke methode die minder energie vraagt

Op basis van dit inzicht ontwikkelden ze een CO2-scheidingscyclus waarbij een waterige BIG-oplossing werd gebruikt. Bij deze specifieke methode voor het opvangen van koolstof lieten ze rookgas door de oplossing gaan, waardoor CO2-moleculen zich aan BIG-sorptiemiddel gingen binden en deze binding zou ze kristalliseren tot een vast type organische kalksteen. Wanneer deze vaste stoffen werden verwarmd tot 120 graden Celsius, zou gebonden CO2 vrijkomen die vervolgens kon worden opgeslagen. Omdat dit proces plaatsvindt bij relatief lagere temperaturen in vergelijking met bestaande koolstofafvangmethoden, wordt de energie die nodig is voor het proces verminderd. En vast sorptiemiddel kan opnieuw worden opgelost in water en worden gerecycled voor hergebruik.

De huidige technologieën voor het opvangen van koolstof hebben veel hardnekkige problemen, zoals problemen met opslag, hoge energiekosten, enz. Het belangrijkste probleem is het gebruik van vloeibare sorptiemiddelen die in de loop van de tijd verdampen of ontleden en die ook ten minste 60 procent van de totale energie nodig hebben om ze te verwarmen, wat zeer hoog. Het vaste sorptiemiddel in de huidige studie overwon de energiebeperking omdat CO2 wordt opgevangen uit een gekristalliseerd vast bicarbonaatzout waarvoor ongeveer 24 procent minder energie nodig is. Er was ook geen verlies van sorptiemiddel, zelfs niet na 10 opeenvolgende cycli. Deze lagere behoefte aan energie kan de kosten van het afvangen van koolstof verlagen en als we kijken naar miljarden tonnen CO2, kan deze methode zeer veel impact hebben door de uitstoot van broeikasgassen te verminderen door middel van adequate afvang.

Een beperking van deze studie is de relatief lage CO2-capaciteit en absorptiesnelheid die te wijten is aan de beperkte oplosbaarheid van BIG-sorptiemiddel in water. Onderzoekers kijken naar het combineren van traditionele oplosmiddelen zoals aminozuren met deze BIG-sorptiemiddelen om deze beperking aan te pakken. Het huidige experiment is op kleine schaal gedaan waarbij 99 procent CO2 uit uitlaatgassen werd verwijderd. Het proces moet verder worden geoptimaliseerd, zodat het kan worden opgeschaald om elke dag ten minste een ton CO2 af te vangen en uit verschillende soorten emissies. De methode moet robuust zijn in het omgaan met verontreinigingen in emissies. Het uiteindelijke doel van een koolstofafvangtechnologie zou zijn om CO2 rechtstreeks uit de atmosfeer af te vangen door middel van een betaalbare en energiezuinige methode.

***

{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}

Bron (nen)

Williams N et al. 2019. CO2-afvang via kristallijne waterstofgebonden bicarbonaatdimeren. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025

SCIEU-team
SCIEU-teamhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Wetenschappelijk Europees® | SCIEU.com | Aanzienlijke vooruitgang in de wetenschap. Impact op de mensheid. Inspirerende geesten.

Schrijf je in voor onze Nieuwsbrief!

Om op de hoogte te blijven van het laatste nieuws, aanbiedingen en speciale aankondigingen.

- Advertentie -

Meest populaire artikelen

Nuvaxovid & Covovax: de 10e en 9e COVID-19-vaccins in WHO's Emergency Use ...

Na beoordeling en goedkeuring door het Europees Geneesmiddelenbureau...

Ruimteweer, zonnewindstoringen en radio-uitbarstingen

Zonnewind, de stroom elektrisch geladen deeltjes die...
- Advertentie -
99,772FansLike
69,708volgersVolg
6,319volgersVolg
31abonneesAanmelden