接着剤は、安価で効率的なCO₂回収のための魔法の原料になり得ます。

接着剤は、安価で効率的なCO₂回収のための魔法の原料になり得ます。 ロンスティック/シャッターストック

炭素の回収と貯留は、地球を気候変動から守るために努力している研究者の間で話題のトピックです。 科学者たちは、大気中の二酸化炭素(CO₂)を捕獲することができる材料を開発し改良することを絶えず試みています。 で エネルギー安全研究所(ESRI) スウォンジー大学では、液体アミンから有望な新素材を開発しました。それはCO₂と反応する能力で知られていますが、液体の形では効果的にできない化学物質です。

液体アミンの毛羽立ちを固体にするのに十分な量の接着剤を加えることによって、得られる新しい材料は、 CO2の自重の5分の1を捉える。 接着剤はエポキシ樹脂の一種です - 塗料、ワニス、床材のいたるところで使用されています。 私たちの仕事は、エポキシ樹脂が効果的な炭素捕捉材料を作るための重要な要素であることを示しています - そしてそれらは70年以上の間私たちを顔から見つめています。

接着剤は、安価で効率的なCO₂回収のための魔法の原料になり得ます。 炭素収着剤 ルイーズハミー。, 著者提供

で大きな進歩がなされているので 再生可能エネルギー - そしてイギリスの 化石燃料への依存が減った - 炭素回収技術は冗長になりつつありますか? 残念ながら違います。 約XNUMX×CO2濃度が残る。 工業化以前の時代の雰囲気の中で。 地球温暖化を1.5°Cに制限するならば、 気候変動の最悪の影響を回避するつまり、大気中のCO2は工業規模で捕獲されなければなら 有用な新しい化学物質に or 枯渇した石油貯留層の地下深くに埋没.

それが引き起こしているすべての損害のために、CO₂は実際に埋め合わせます 体積で大気の0.04%のみ空気から直接抽出することは非常に困難であり、それが究極の挑戦です。 私たちの仕事は主にCO 2濃度が8-15%の範囲であり、温度が40と100°Cの間にある可能性がある発電所で煙が出る前にCO 2を捕獲することに集中しました。

世界中の発電所 化石燃料を燃やし続ける クリーンエネルギー技術が石炭やガスベースのエネルギー生産に完全に取って代わる準備ができるまでは、その排出量はできるだけ早く削減されなければなりません。

CO₂回収を行う工業プロセスでは現在液体アミンを使用していますが、 この技術には問題があります。 それは非常に高価であり、非常に効率的ではなく、そして化学物質は非常に腐食性でありそして環境に対して有毒である。 これが、この問題の規模に見合った、もっと良いものが必要な理由です。

接着剤は、安価で効率的なCO₂回収のための魔法の原料になり得ます。 接着剤分子はアミンポリマーを強固なネットワークに結合させ、CO 2の捕捉に優れています。 ルイーズハミー, 著者提供

次世代の炭素回収

それでは、この新しい接着剤アシストCO₂スポンジの何が特別なのでしょうか。 それは主にCO 2を結合する液体アミンとエポキシ樹脂接着剤から作られたポリマーです。 接着剤分子が液体アミン分子を一つの固まりにまとめることを示した。 固体であることは、液体である現在の炭素捕捉材料と比較して、取り扱いがより容易でより安全であり、そして再使用するのがはるかに安価であることを可能にする。 エポキシ樹脂も安価で広く生産されています。 これと液体アミンとを組み合わせると、形成される固体材料はCO2を捕捉するのに非常に効果的である。 一つの変法は、XNUMX℃で純粋なCO2中にその重量のほぼXNUMX%を捕獲することができることが見出された。

これは私達がたくさんのCO₂を吸い込むことができる材料を作ったことの良い兆候でした。 しかし煙突の状態では、材料は混合ガスにさらされることになり、もっぱらCO2を捕獲しなければならないであろう。 それが地球の大気中で最も豊富なガスである窒素(N2)を取り込むかどうかを確かめるために実験を行いました、しかしそれはしませんでした、材料が選択的にCO2を結合することを確認します。

次に、煙突の複製条件下でCO 2を捕集する材料の能力をテストしたいと思いました。 XNUMX℃でXNUMX%CO2およびXNUMX%N2であるガス流で材料を試験した。 一旦CO2が捕獲されると、捕獲されたCO2を除去しそしてそれが再び使用できるように材料を再生するために温度はXNUMX℃に高められた。

接着剤は、安価で効率的なCO₂回収のための魔法の原料になり得ます。 この材料を煙突の中でどのように機能するかをテストしました。 カミルペトラン/シャッターストック

この材料は、9.5の連続したサイクルでその重量の29%をCO 2で捕獲しました。これは、煙突内でCO 2を捕獲し放出するために絶えず働かなければならない材料にとってはかなり良い性能です。

この物質の次の性能試験は、煙突からのガス中に水が存在するので湿った条件下でCO2を捕捉するその能力であった。 湿気は多くの場合、固体のCO 2捕獲材料がCO 2の代わりに水を吸い込むので性能が低下します。 しかし、取り込みを妨げるのではなく、水が実際にこの物質がより多くのCO2を捕獲するのを助けました。 湿った条件下でそしてわずかにXNUMX℃において、純粋なCO2からのCO2の取り込みは非常に大きいXNUMX%であった。 これは、一日に空気から直接CO₂を捕獲するのに良い兆候です。

この材料は、固体炭素捕捉材料の次世代となり得る。 接着剤:一般的で、安くて豊富な、まだ気候変動との闘いにおいて新しい価値ある役割を見出すことができます。

著者について

Louise Hamdy、炭素回収材料のポスドク研究員、 スワンシー大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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