Інженери з Массачусетського технологічного університету створили систему, здатну видаляти вуглекислий газ з повітря навіть при низькій, для такого типу приладів, концентрації — менш ніж 400 частин на мільйон. Розробка може значно підвищити ефективність боротьби зі зміною клімату.
Більшість методів видалення діоксиду вуглецю з повітря вимагають його високої концентрації, наприклад такої, яку містять викиди від спалювання вугілля або мазуту на теплоелектростанціях. Дослідники стверджують, що розроблений ними метод може працювати з низькою концентрацією CO2 в повітрі, але він значно менш енергомісткий та набагато дешевше.
Пристрій, розроблений інженерами, зовні нагадує батарею — повітря в ньому пропускається через стопку електрохімічних пластин. Його принцип роботи побудований на циклах зарядки та розрядки — у міру зарядки пристрій поглинає вуглекислий газ, а під час розрядки викидає чистий концентрований діоксид вуглецю.
Коли батарея заряджається, на поверхні кожного пакету електродів відбувається електрохімічна реакція. Вони покриті поліантрахіноном, який складається з вуглецевих нанотрубок. Електроди чутливі до вуглекислого газу та легко вступають в реакцію з його молекулами, навіть коли концентрація вкрай мала.
Зворотна реакція відбувається, коли батарея розряджається — система викидає потік чистого вуглекислого газу. При цьому енергія батареї частково покриває роботу системи. Вся система працює при кімнатній температурі та нормальному тиску повітря.
«Головною перевагою цієї технології перед більшістю інших систем уловлювання або поглинання вуглецю, є бінарний характер спорідненості адсорбенту до діоксиду вуглецю. Ця подвійна спорідненість дозволяє вловлювати вуглекислий газ будь-якої концентрації, включаючи 400 частин на мільйон», - заявив Сааг Воскян, провідний автор дослідження.
На деяких заводах з розливу безалкогольних напоїв, для виробництва вуглекислого газу, спалюється викопне паливо. Так само роблять багато фермерів — спалюють природний газ для заповнення теплиць вуглекислим газом. Воскян стверджує, що нова система може розв'язати цю проблему. Крім цього, діоксид вуглецю може бути стиснутий та закачаний під землю для його утилізації або ж перетворений в паливо за допомогою ряду хімічних та електрохімічних процесів.
У порівнянні з іншими технологіями уловлювання вуглецю, ця система є досить енергоефективною, витрачаючи близько одного гігаджоуля енергії на тонну поглиненого діоксиду вуглецю. За словами Воскяна, в інших методах, споживання енергії варіюється від 1 до 10 гігаджоулів на тонну в залежності від концентрації вуглекислого газу в повітрі.
Нагадаємо, що на початку 2019 року концентрація вуглекислого газу в атмосфері становила 410 частин на мільйон. І цей показник постійно зростає — дослідники підрахували, що якщо рівень викидів CO2 залишиться на рівні 37 млн тонн на рік, до початку XXII століття концентрація виросте до 1200 - 1300 частин. Вуглекислий газ є парниковим газом, який сприяє потеплінню атмосфери Землі та вважається рушійною силою глобальної зміни клімату.
За матеріалами: EurekAlert
