На промышленных предприятиях сегодня используют разные способы улавливания углекислого газа — например, химическую адсорбцию или криогенную дистилляцию. Но они дорогие, требуют много энергии, реагентов и могут повреждать оборудование. Ученые Томского политехнического университета предложили более выгодный способ — улавливание CO₂ с помощью газовых гидратов. Как сообщила порталу Наука Mail пресс-служба Минобрнауки РФ, это соединения, где молекулы воды образуют «клетки», в которые попадает и надежно удерживается углекислый газ. Другие газы остаются снаружи.
Полученный гидрат можно разложить, получив чистый CO₂ — пригодный для хранения или использования в промышленности. Технология эффективна, безопасна и менее затратна, чем традиционные методы. Исследование поддержано федеральной программой Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети». Результаты работы ученых опубликованы в журнале Journal of Environmental Chemical Engineering (Q1, IF: 7,5).
В дымовых газах содержится смесь газов кислорода, оксида азота, серы, угарного газа, метана и других примесей. Их можно не просто фильтровать и утилизировать, но и эффективно использовать. Предложенная нами технология может максимально эффективно, дешево и неэнергозатратно выделять углекислый газ из дымовых газов при сжигании традиционных видов топлива. Поскольку вместо дорогих реагентов мы используем воду. По нашим оценкам, такой подход требует примерно вдвое меньше энергии на единицу массы CO₂, чем у аналогичных технологий, что соответственно уменьшает стоимость улавливания по сравнению с традиционной абсорбцией.
Ученые Томского политехнического университета проверили свою технологию на реальных дымовых газах, полученных при сжигании угля, мазута и природного газа. Газы подавали в воду в реакторе — там образовывались газовые гидраты, «захватывающие» CO₂. Процесс повторяли несколько раз, чтобы максимально заполнить гидратную структуру газом.
Результаты показали: технология улавливает более 92% углекислого газа. Лучше всего — при переработке выбросов природного газа: эффективность достигла 98,2%. Для мазута — 92,7%, для угля — 92%.
Анализ состава гидратов выявил: в них содержится до 95,6% чистого CO₂ (максимум — из природного газа). Гидраты от угля и мазута содержали примеси (например, оксид серы), поэтому их пришлось дополнительно очищать.
Ученые также создали математические модели, которые позволяют рассчитать, сколько нужно воды, газа и времени, а также подобрать оптимальные температуру и размер реактора. Это ключ к внедрению технологии в промышленность.
Исследование провели специалисты из Инженерной школы энергетики и Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что выбросы парниковых газов на свалках превысили официальные оценки.