En Ru
En Ru

Новые «искусственные листья» способны поглощать в 100 раз больше углерода, чем аналоги

18.03.2022

Группа инженеров из Иллинойского университета в Чикаго разработала относительно дешевые «искусственные листья», способные поглощать диоксид углерода в сто раз быстрее, чем ранее разработанные аналогичные системы. Это значит, что мы еще на шаг ближе к тому, чтобы на инженерном уровне разработать процесс фотосинтеза, позволяющий переводить солнечный свет, воду и диоксид углерода в энергию.

При этом, в отличие от других технологий улавливания углерода, которые позволяют поглощать диоксид углерода из сосудов под давлением в лабораторных условиях, эти искусственные листья могут работать в условиях реального мира. Они позволяют поглотить диоксид углерода из намного более разбавленных источников, например воздуха и дымового газа угольных электростанций, и могут выпустить его для использования в качестве топлива и других материалов.

Такая система может сыграть важную роль в борьбе против глобального потепления, потому что накопления парниковых газов в атмосфере уменьшает способность Земли остывать, излучая излишки энергии.

«Наша система искусственных листьев может использоваться вне лаборатории, где у нее есть потенциал сыграть важную роль в уменьшении количества парниковых газов в атмосфере благодаря высокой скорости поглощения углекислого газа, относительно низкой стоимости и скромных энергозатрат, даже по сравнению с лучшими лабораторными системами» — заявил один из авторов исследования Минеш Сингх, доцент химической технологии в Инженерном колледже Иллинойского университета в Чикаго.

Команда воспользовалась предыдущими теоретическими наработками и модифицировала стандартную систему искусственных листьев с использованием недорогих материалов. Новая система, размеры которой позволяют уместить ее в рюкзаке, построена на модульной основе и включает градиент влажности – сухую и влажную стороны – который идет через электрически заряженную мембрану.

При испытаниях системы было обнаружено, что она имеет очень высокую скорость потока захвата углерода по сравнению с площадью поверхности, необходимой для реакций. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Energy & Environmental Science, в оптимальном режиме лист может улавливать 3,3 миллимоля в час на каждые четыре квадратных сантиметра материала, что более чем в 100 раз лучше, чем у других систем. Для запуска реакции требовалось очень умеренное количество энергии – 0,4 килоджоуля в час.

Стоимость поглощения углерода при этом составит 145 долларов за тонну, что укладывается в заданный Министерством энергетики США предел 200 долларов за тонну, используемый при разработке/ отборе таких технологий.

«Особого внимания заслуживает то, что мы получили реальное применение искусственных листьев с электродиализом, имеющего высокий поток с небольшой модульной площадью поверхности», — сказал Сингх. «Это означает, что систему можно масштабировать, модули можно добавлять или убирать для более точного соответствия потребностям. То есть, систему можно с небольшими затратами использовать в домах и школах, а не только в промышленности. Небольшой модуль размером с домашний увлажнитель может поглощать более 1 кг CO2 в день, а четыре промышленных электродиализных стеллажа способны поглощать более 300 кг CO2 в час из дымовых газов».

Источник: https://interestingengineering.com/a-novel-artificial-leaf-captures-100-times-more-carbon-than-others

Все новости