Punasan ng espongha para sa pagsuso ng carbon dioxide mula sa hangin

Sinusubaybayan ng Berkeley Lab ang isang portfolio ng mga negatibong teknolohiya ng paglabas at kaugnay na pananaliksik upang alisin ang carbon dioxide mula sa himpapawid.

Mga tanong at sagot sa Berkeley Lab scientist na si Jeffrey Long tungkol sa materyal na kuha ng CO2.

Ang aktibidad ng tao ngayon ay humahantong sa katumbas na 40 bilyong tonelada ng carbon dioxide na ibinubuga sa himpapawita bawat taon, na humahantong sa amin na itaas ang temperatura ng planeta ng 1.5 degree Celsius sa mga antas bago pa industriyal noong 2040. Ayon sa Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), dapat nating limitahan ang pag-init ng mundo sa 1.5 degree Celsius upang maiwasan ang pinaka-mapanganib na epekto ng pagbabago ng klima.

Lalo na napagtanto ng mga mananaliksik na ang mga negatibong teknolohiya ng paglabas (NET) para sa pagtanggal at pagsamsam ng carbon dioxide mula sa himpapawid ay magiging isang mahalagang bahagi ng isang diskarte upang mapagaan ang pagbabago ng klima. Ang Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), isang multidisciplinary energy research laboratory, sinusubaybayan ang portfolio ng mga negatibong teknolohiya ng paglabas at kaugnay na pagsasaliksik. Saklaw ang mga ito mula sa geological at terrestrial sequestration sa pamamagitan ng pag-convert sa mga bioproduct hanggang sa mga thermal reactor para sa hydrogen fuels.

Jeffrey Long

Si Jeffrey Long, matandang mananaliksik sa Material Material Division ng Berkeley Lab at isang propesor din sa UC Berkeley’s College of Chemistry.

Ang isang nangangako na teknolohiyang binuo para sa NET ay ang pagkuha ng carbon gamit ang isang materyal na tinatawag na MOF o isang metal-organikong balangkas. Si Jeffrey Long, senior researcher sa Material Material Division ng Berkeley Lab at isang propesor din sa UC Berkeley College of Chemistry, ay nagtatrabaho kasama ang natatanging materyal na ito sa loob ng maraming taon.

Tanong: Ano ang MOF at anong papel ang maaaring gampanan nito sa pagbawas ng emissions ng CO2?

Ang MOF, o metal-organikong gulugod, ay isang uri ng solidong materyal na lubos na may butas at kumikilos tulad ng isang espongha, na may kakayahang sumipsip ng maraming halaga ng isang tukoy na molekulang gas, tulad ng carbon dioxide. Mga 20 taon na, at ang pagsasaliksik ay sumabog sa huling dekada habang ang mga siyentipiko ay nakakahanap ng higit pa at mas praktikal na mga aplikasyon. Ano ang katangian MOF ay na mayroon silang labis na mataas na panloob na mga lugar sa ibabaw. Isang gramo lamang ng MOF, isang halagang katulad ng isang sugar cube, ang maaaring magkaroon ng isang ibabaw na mas malaki kaysa sa isang larangan ng football. Kung gayon, kung maayos na dinisenyo, ang isang maliit na halaga ng MOF ay maaaring alisin ang maraming CO2 mula sa mga gas na maubos na ginawa ng nasusunog na mga fossil fuel.

Ilang taon na ang nakalilipas, ginawa namin ang hindi sinasadyang pagtuklas na ang ilang mga MOF ay maaaring makuha ang carbon dioxide sa pamamagitan ng isang walang katulad na mekanismo ng tulad ng switch. Na-optimize din namin ang materyal para sa mahusay na pagtanggal ng CO2 mula sa flue ng planta ng kuryente bago pumasok ang gas sa himpapawid. Ipinakita namin na ang pagkuha at paglabas ng carbon dioxide mula sa MOF ay maaaring makamit gamit ang mas maliit na mga pagbabago sa temperatura kaysa sa hinihiling ng iba pang mga teknolohiya, na nagbibigay dito ng isang malaking kalamangan sa mga maginoo na pamamaraan ng pagkuha ng CO2. (Ang adsorbed na CO2 ay maaaring magamit sa ibang mga produkto.) Tinatanggal ng diskarteng ito ang pangangailangan na mailipat ang mataas na halaga at mataas na temperatura na singaw mula sa produksyon ng enerhiya, sa gayon ay maiwasan ang isang malaking pagtaas sa mga gastos sa kuryente. Sa kurso ng mga pagsisikap na ito, ipinakita rin namin na ang mga pagkakaiba-iba ng MOF ay maaaring maging epektibo sa pag-aalis ng CO2 mula sa iba pang mga gas mixture, kabilang ang biogas, natural gas at kahit direkta mula sa hangin.

Para sa direktang pagkuha ng hangin, ang MOFs ay ang pinakamahusay na paraan upang magawa ito, tulad ng nakikita ko ito. Tulad ng para sa bahagi ng pagkuha ng carbon sa BECCS (o bioenergy na may carbon capture at imbakan, umuusbong na mga negatibong teknolohiya ng paglabas), kung saan pinapalaki mo ang mga puno o pananim, sinusunog ito bilang gasolina at pagkatapos ay makuha at isunud-sunurin ang CO2 na ito, sa palagay ko, gawin ang sensing mas mahusay na bahagi kaysa sa anumang iba pang mga materyal.

Tanong: Mukhang napaka-promisa nito. Ano ang estado ng teknolohiyang ito ngayon? Ginagamit ba ito sa komersyo?

Noong 2014, isang kumpanya ng startup na tinatawag na Mosaic Materials (kung saan mayroon akong interes sa pananalapi) ay itinatag upang subaybayan ang komersyal na produksyon ng MOF para sa iba’t ibang mga proseso ng paghihiwalay ng CO2. Sa Berkeley Lab, nagpapatakbo kami ng isang proyekto na pinondohan ng National Energy Technology Laboratory (NETL), kung saan nakikipagtulungan kami sa Mosaic Materials at isang kumpanya ng engineering sa Canada na tinawag na Svante upang magsagawa ng isang pilot demonstration ng flue gas mula sa isang planta ng kuryente na pinaputok ng karbon .

Dito, ang paggamit ng MOF sa isang natatanging umiikot na sistema ng kama ay maaaring makamit ang mabilis na pagkuha at pakawalan ang mga oras ng ikot at mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Sa wakas, inaasahan na ang malakihang komersyal na paglalagay ng naturang teknolohiya ay maaaring humantong sa isang dramatikong pagbawas sa gastos at enerhiya na nauugnay sa pagkuha ng carbon, dahil hindi maiwasang maipatupad sa buong mundo.

Saanman, ang mga MOF ay ginagamit nang komersyo para sa ligtas na pag-iimbak ng iba pang mapanganib na mga gas. Tulad ng para sa CO2capture, sasabihin ko na halos handa na sila ngayon para sa komersyal na pag-deploy.

Tanong: Kung gayon, anong karagdagang pagsasaliksik sa MOF ang kinakailangan?

Kailangan nating mabawasan nang malaki ang gastos ng direktang pagkuha ng hangin. Napakamahal ngayon. Mayroon nang mga kumpanya na gumagawa nito – nagtatayo sila ng mga yunit na may mga tagahanga na humihip ng hangin sa pamamagitan ng mga aparato na naglalaman ng mga materyales na puno ng porous – ngunit ang mga ginamit na materyales ay hindi masyadong mahusay, kaya’t ang pagpapatakbo ng mga yunit ay napakamahal. Ang gastos sa pag-alis ng CO2 gamit ang naturang teknolohiya ay kasalukuyang nasa pagkakasunud-sunod ng $ 500 hanggang $ 1,000 bawat tonelada. Kailangan naming mag-disenyo ng mas mataas na mga materyal sa pagganap upang matulungan kaming mabawasan ang mga gastos sa ibaba $ 100 bawat tonelada.

Ang pangunahing problema sa mga mataas na gastos na ito ay ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang muling mabuo ang adsorbent – iyon ay, upang palabasin ang CO2 sa purong anyo, upang ang materyal ay maaaring magamit muli upang makunan ng higit pang CO2. Dito, naisip namin na ang mekanismo ng kooperatiba na adsorption na magagamit sa MOFs ay maaaring makabuluhang bawasan ang mga kinakailangan sa init at vacuum para sa pagbabagong-buhay.

Gayunpaman, ang isa pang aspeto ay ang enerhiya na kinakailangan upang pumutok ang hangin. Kung mayroon kang isang stream ng hangin na pumapasok sa 410 bahagi bawat milyong CO2, ang isang problema ay ang karamihan sa mga materyales ay maaaring alisin ang maliit na halaga na ito at mabawasan ang konsentrasyon ng CO2 upang sabihin 300 ppm, habang kinukuha ang 25% CO2. Ito ang tinatawag na bilis ng pagkuha. At pagkatapos upang makakuha ng higit pa, karaniwang kailangan mong dumaloy ng mas maraming hangin sa pamamagitan ng materyal upang punan ito.

Ngunit sa isang rate ng pagkuha ng, sabihin, 90%, maaari mong bawasan ang iyong konsentrasyon ng CO2 sa 40 bahagi bawat milyon sa isang solong pass. Nangangahulugan ito na humihip ka ng mas kaunting hangin upang alisin ang CO2 at makatipid ng enerhiya.

Isa sa aming mga layunin sa pagsasaliksik ay upang bumuo ng mga materyales na may mataas na kapasidad, mataas na rate ng pagkuha, mabilis na CO2 adsorption kinetics, at mababang temperatura ng pagbabagong-buhay, habang nililimitahan ang co-adsorption ng tubig, kaya hindi mo sasayangin ang enerhiya sa pag-disorbit nito kapag hindi kailangan ito Ang ibig sabihin ng Kinetics ay kung gaano kabilis ang isang materyal ay hinihigop ng CO2.

Sa palagay ko mayroong isang paraan upang makakuha ng sa ilalim ng $ 100 bawat tonelada ng CO2 na tinanggal mula sa hangin. Maraming pananaliksik ang kinakailangan pa rin para dito. Talagang kailangan nating pag-isipang muli ang ilan sa mga paraan kung saan ang mga materyales ay dinisenyo at maunawaan kung paano manipulahin ang mga bagay tulad ng delta-S (entropy) sa adsorb CO2 upang mas kaunting init ang kinakailangan upang mailabas ang CO2.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.