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) uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De totale concentratie CO2 in de atmosfeer is sinds het begin van het tijdperk van de industrialisatie met ruim 40 procent toegenomen. Deze gestage toename van de uitstoot van broeikasgassen zorgt voor een opwarming van de aarde vliegtuig in wat wordt genoemd als 'opwarming van de aarde' aangezien computersimulaties hebben aangetoond dat emissies verantwoordelijk zijn voor de stijging van de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de aarde in de loop van de tijd, wat duidt op 'klimaatverandering' als gevolg van veranderingen in regenpatronen, stormsterkte, zeeniveau enz. 'koolstofdioxide uit de uitstoot is een cruciaal aspect van de aanpak van de klimaatverandering. Carbon Fibre Afvangtechnologie bestaat al tientallen jaren, maar heeft de laatste tijd meer aandacht gekregen vanwege bezorgdheid over het milieu.
Een nieuwe methode voor het afvangen van koolstof
De standaardprocedure van carbon Afvang omvat het opvangen en scheiden van CO2 uit een gasmengsel, het vervolgens transporteren naar opslag en het op afstand opslaan van de atmosfeer, meestal ondergronds. Dit proces is zeer energie-intensief en brengt verschillende technische problemen, risico's en beperkingen met zich mee, bijvoorbeeld een 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 stoffen organisch verbindingen die bis-iminoguanidines (BIG's) worden genoemd en die het vermogen hebben om zich te binden aan negatief geladen anionen, zoals blijkt uit eerdere onderzoeken. 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 natriumhydroxiden dat door duikers, onderzeeërs en andere gesloten ademhalingsomgevingen wordt gebruikt om uitgeademde lucht te filteren en elke gevaarlijke ophoping van CO2 te voorkomen. De lucht kan vervolgens meerdere keren worden gerecycled. Met rebreathers voor duikers kunnen ze bijvoorbeeld blijven onder water voor lange tijd, wat anders onmogelijk is.
Een unieke methode die minder energie vraagt
Op basis van dit inzicht ontwikkelden ze een CO2-scheidingscyclus waarbij gebruik werd gemaakt van een waterige BIG-oplossing. Bij deze specifieke koolstofafvangmethode voerden ze rookgas door de oplossing, waardoor CO2-moleculen zich aan BIG-sorbens gingen binden en deze binding zou ze kristalliseren tot een vast type koolstof. organisch kalksteen. Wanneer deze vaste stoffen tot 120 graden Celsius werden verwarmd, kwam er gebonden CO2 vrij, dat vervolgens kon worden opgeslagen. Omdat dit proces bij relatief lagere temperaturen plaatsvindt in vergelijking met bestaande methoden voor het afvangen van koolstof, wordt de voor het proces benodigde energie verminderd. En het vaste sorptiemiddel kan opnieuw worden opgelost water en 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.
Eén beperking van deze studie is de relatief lage CO2-capaciteit en absorptiesnelheid die te wijten is aan de beperkte oplosbaarheid van BIG-sorbens in water. Onderzoekers kijken naar het combineren van traditionele oplosmiddelen zoals aminozuren met deze BIG-sorbentia om deze beperking aan te pakken. Het huidige experiment is op kleine schaal uitgevoerd waarbij 99 procent CO2 uit uitlaatgassen werd verwijderd. Het proces moet verder worden geoptimaliseerd, zodat het kan worden opgeschaald om elke dag minstens een ton CO2 en uit verschillende soorten emissies op te vangen. De methode moet robuust zijn in het omgaan met verontreinigingen in emissies. Het uiteindelijke doel van een koolstofafvangtechnologie zou zijn om CO2 direct uit de atmosfeer af te vangen door gebruik te maken van een betaalbare en energie-efficiënte 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
