Ahhoz, hogy a klímaváltozás súlyosabb következményeit elkerüljük, drasztikusan vissza kell vágni a jelenlegi szén-dioxid kibocsátást a forrásoknál és akár a szén-dioxid légkörből való kivonásával az ENSZ Intergovernmental Panel on Climate Change álláspontja szerint. Egy most publikált kutatás (Energy Environ. Sci. 2019, DOI: 10.1039/C9EE02412C) szerint jó esélyünk van erre egy új, hatékony és olcsó eljárás segítségével.
A kis térfogatú, akkumulátorra emlékeztető rendszer pl. a kipufogógázokból tudja sikeresen kivonni a szén-dioxidot. Ezenfelül a technológia alacsony CO2 koncentrációk mellett is működik, és további fejlesztéseknek köszönhetően a levegőből is közvetlenül ki tudja vonni majd azt.
Az ipari szintű szén-dioxid kivonási eljárások zöme víz alapú amin-oldatokat használ, amelyek képesek a szén-dioxidot időlegesen megkötni. Ahhoz, hogy a szén-dioxidot aztán kivonják ebből az oldatból az oldal regenerálása során, rengeteg energiára van szükség. A technológia csak viszonylag magas CO2 koncentrációknál működik és csak nagy méretben gazdaságos, ami más folyamatokkal való integrálását nehézzé teszi.
A jelenlegi fejlesztések zöme érthetően arra koncentrál, hogy minél hatékonyabb elnyelő anyagokat találjanak. Egyenlőre még nincs olyan megoldás a láthatáron, amelyet tetszőleges nagyságrendben (kis vagy nagyüzemi méretek között is) alkalmazni lehetne, különböző CO2 koncentrációk mellett is.
Sahag Voskian és T. Alan Hatton a Massachusetts Institute of Technology munkatársai egy olyan elektrokémiai cellát találtak fel, amely képes szén-dioxidot megkötni a vékony és hajlékony elektródái fölött áramló gázokból. A negatív elektródát poliantrakinon és szén nanocsövekből létrehozott kompozit anyaggal vonták be, a pozitív elektródát pedig polivinil-ferrocén és szén nanocsövek keverékével.
A cella töltése közben az elektronok a ferrocén oldalról a quinon oldalra áramlanak a külső áramkörön keresztül. A redukált állapotban a quinon a szén-dioxiddal reagálva karbonát sót hoz létre, ennek segítségével megkötve azt. Az akkumulátor töltésleadáskor ezt a reakciót megfordítva leadja a szén-dioxidot, amit egy vivőgáz kimos a cellából.
Ez a reakció teljesen reverzibilis az amin regenerálásához képest, ami során az amin egy része elpárolog, amikor a szén-dioxid kinyeréséhez fel kell melegíteni azt. A cella működése során az elnyelési és felszabadulási ciklusok során vagy a szén-dioxidot eredetileg tartalmazó, vagy az azt a cellából kimosni szolgáló gázokat vezetnek át rajta felváltva a redukció vagy kisülés során.
A cella nagyon könnyen építhető meg szinte bármilyen méretben. Az autók kipufogógázainak elnyeréséhez szükséges mennyiségtől egy teljes petrokémiai gyár kibocsátásáig könnyen lehet a cellák méretét és mennyiségét növelni. Bár az ipari méretű kísérletek még váratnak magukra, a technológiához nagy reményekkel kecsegtet.
A cellát különböző gázkeverékekkel is tesztelték már, ahol az összetevői között a szén-dioxid mellett vízgőz, nitrogén, oxigén és más szennyezőanyagok is jelen voltak. A cella első prototípusa 6000 és 100000 ppm-es szén-dioxid koncentráció mellett kielégítően működik. A cikk publikálása óta a csoport tovább fejlesztette a cellát, és már akár 500 ppm szén-dioxid mennyiség mellett is működik, ami a jelenlegi légköri szén-dioxid mennyiségéhez nagyon közel áll.
7000 töltési ciklus után a cella elvesztette a szén-dioxid felvevő kapacitásának kb. 30%-t, mivel a polimerek egy része átvándorolt az ellentétes elektróda felületére. Az MIT csoport most azon dolgozik, hogy miként lehet ezt a vándorlást fizikai megoldásokkal megakadályozni.
A folyó kísérletek eddig 10 m²-es elektróda felület nagyságig terjedtek, a prototípusokban nagyjából 1 m²-es elektródákat használtak eddig. Az ipari szintű gyártást hamarosan megkezdik, egy spin-off vállalkozás formájában.
Mivel a technológia elektromos áramot használ fel csak (és annak egy részét visszanyeri a ciklus során), kiválóan lehet ezt a módszert megújuló erőforrásokból kinyert árammal párosítani. Például, megelőlegezve a cella küszöbön álló technológiai fejlődését, könnyen elképzelhető egy a levegőből szén-dioxidot kivonó rendszer, amely pl. tisztán napenergiát használ fel a működéséhez. Egy ilyen rendszerrel ipari méretekben lehet majd a levegőből szén-dioxidot kivonni, ahol a teljes kapacitás csak a cellák és napelemek számának növelésétől függ.
A bejegyzés trackback címe:
Kommentek:
A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.
midnight coder 2019.11.12. 07:28:53
Az is kérdéses, hogy mennyire drága illetve újrafelhasználható a technológia. A ferrocén és a szén nanocső nem tűnik vészesnek, de azt nem találtam meg, mi az a poliantraquinon.
Mindenesetre, az elektromos autózásnak hála talán van némi esélye, hogy nem tűnik el a dolog a süllyesztőben.
ZöldEnergia 2019.11.12. 12:22:22
Hát ezt sikerült "félig" lefordítani magyarra: szerintem ez magyarul a poliantrakinon. A posztban már javítottam.
midnightcoder2 2019.11.12. 13:23:44