Исследователи Массачусетского технологического института (MIT, США) разработали новый подход к улавливанию и высвобождению углекислого газа. По словам ученых, полученный метод повысит общую эффективность процесса в 6 раз и сократит затраты как минимум на 20%.
Существующие способы улавливания диоксида углерода часто сталкиваются с проблемой: одни вещества хорошо поглощают углекислый газ, но почти не могут его отпустить, а другие легко его отпускают, но плохо захватывают из воздуха. Это делает невозможным одновременную оптимизацию обеих стадий процесса.
Вы можете видеть, как эти два этапа противоречат друг другу. Эти две системы используют один и тот же сорбент. Они работают с одной и той же жидкостью. Но поскольку им требуются разные типы растворов для оптимальной работы, невозможно обеспечить максимальную эффективность обеих стадий.
Ученые разработали новый трехступенчатый процесс с использованием нанофильтрации. После того, как гидроксид вступает в реакцию с диоксидом углерода и превращается в карбонат, специальная мембрана разделяет ионы по их заряду: ионы карбоната (заряд −2) и гидроксида (заряд −1).
Разделенные гидроксид-ионы возвращаются на стадию захвата, а карбонаты направляются на стадию электрохимического высвобождения. По словам исследователей, это позволяет обеим частям системы работать в более эффективных режимах. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy Letters.
Если не разделять гидроксиды и карбонаты, система выходит из строя, поскольку протоны вступают в реакцию с гидроксидом, а не с карбонатом, и вместо углекислого газа вы просто получаете воду. Именно здесь теряется эффективность. Насколько нам известно, использование нанофильтрации для предотвращения этого раньше никто не предлагал.
Тесты подтвердили, что мембраны способны отделять карбонаты от гидроксидов с эффективностью около 95%. Технико-экономическое моделирование показало, что стоимость захвата одной тонны диоксида углерода может снизиться с $600 (примерно 48 тыс. руб.) до $450 (36 тыс. руб.). При этом система остается стабильной даже при колебаниях концентрации ионов, отметили ученые.
По словам разработчиков, технология может применяться как в системах прямого улавливания диоксида углерода из воздуха, так и в точечных источниках (электростанциях, в процессах превращения CO₂ в топливо или химическое сырье). Технология также способствует более безопасному выбору химикатов для улавливания.
Подробнее о том, что такое парниковый эффект, и как предлагается решить его проблему — в статье Науки Mail.