Японский метод улавливания углерода на 99% эффективный и в два раза быстрее аналогов

Группа исследователей под руководством профессора Сэйдзи Ямазоэ из Токийского столичного университета (TMU) разработала новый метод прямого захвата воздуха для улавливания углекислого газа. Он работает с эффективностью 99 процентов, говорится в пресс-релизе Eureka Alert.

Мир переходит на более чистые источники энергии. Однако этот переход не мгновенный, и, хотя он завершится в течение следующих нескольких десятилетий, в атмосферу будут дополнительно выброшены много тонн углекислого газа, что ускорит изменение климата. Для уменьшения количества углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу, применяется множество стратегий, одной из которых является прямой захват воздуха (DAC).

В этом методе улавливания углерода углекислый газ извлекается непосредственно из воздуха. Уловленный углерод можно хранить в глубоких геологических формациях, а также использовать в различных сферах деятельности человека, таких как переработка пищевых продуктов или производство синтетического топлива, говорится на сайте Международного энергетического агентства (МЭА, IEA).

Есть два основных подхода к этому. Один из них называется жидкостным DAC – в нем воздух проходит через жидкостные системы, где происходит химическая реакция между жидким раствором и углекислым газом, удерживаемым в растворе.

Другой – это DAC с твердой системой, в котором используются твердые сорбирующие фильтры, реагирующие с углекислым газом и связывающие его с собой. Обе эти системы являются обратимыми, что означает, что захваченный углекислый газ при необходимости можно высвободить с помощью высоких температур, а сами системы можно использовать повторно.

Основным недостатком систем улавливания углерода является их недостаточная эффективность. Хотя в настоящее время уже строятся или внедряются крупномасштабные системы для улавливания углерода, эти системы теряют эффективность по мере поглощения все больших количеств углерода, и они также сопряжены с высокими затратами на улавливание газа.

Команда Ямазоэ в TMU работала над жидкостно-твердой системой сепарации фаз для улавливания углерода. Система работает как жидкостной DAC, в которой газ пропускается пузырьками через жидкий раствор. Однако вместо улавливания газа в растворе происходит химическая реакция, в результате которой захваченный углерод становится нерастворимым и выходит из раствора в виде твердого вещества.

Исследователи TMU сосредоточились на использовании жидких аминовых соединений в своей работе, говорится в пресс-релизе, и работали над их структурами, чтобы улучшить скорость и эффективность реакции.

В пресс-релизе говорится, что, используя соединение под названием изофорондиамин (isophorone diamine, IPDA), исследователи достигли эффективности 99 процентов при концентрации углерода 40 ppm (частей на миллион). Исследователи утверждают, что захваченный углерод осаждается в виде карбаминовой кислоты, и скорость этой реакции в два раза выше, чем у лучших в мире систем DAC.

С этой системой легко удается не только улавливать углерод, но и высвобождать его. Осадок достаточно нагреть до 60 градусов по Цельсию для восстановления углекислого газа. Восстановленную таким образом жидкость затем можно повторно использовать в процессе улавливания углерода.

Эта новика может привести к широкие последствия для крупномасштабных систем улавливания углерода, которые можно установить по всему миру. Исследование было опубликовано в журнале ACS Environmental Au.