Láncreakció a levegő megmentésére

Gyufa - Piszkos 13-ak (dirty) (Június 2019).

Anonim

Évente tizenkét milliárd tonna széndioxidot égetnek el szénből, olajból és földgázt égető erőművekből. És az energiaigény csak növekszik.

Az elektromos áram növelésének szükségessége két irányba vezethet, és mindkettő nagy költségeket jelent. Az erőművek továbbra is felszabadíthatják az üvegházhatást okozó gázok magas szintjét, vagy elfogadhatnak "szén-dioxid-leválasztási" technológiákat, amelyek megakadályozzák és elnyomják a CO2-kibocsátás egy részét - de nagy költségekkel járnak.

Több száz - talán több ezer egyetemi és kereskedelmi kutatóközpont tesztel új anyagokat és új műszaki rendszereket, hogy hatékonyabban megragadja a CO2-t, mielőtt az erőmű füstgázába megy.

Tavaly Jeffrey Long, a kémia és a kémiai és biomolekuláris mérnök professzora elmúlt évben bejelentette, hogy olyan új anyagot dolgozott ki, amely alacsonyabb hőmérsékleten és sokkal nagyobb mennyiségben képes felvenni és felszabadítani a CO2-t, mint a mai technológiák.

Az erõmûben való használatra szánt méretek alapján ez a széndioxid-kibocsátás 95 százaléka átáramolná az erõmûvek áramlásából, és ugyanakkor akár 50 százalékot is megtakaríthat az energiaköltségeken.

Ugyanúgy, mint a kevés olyan erőművekben, ahol a szén-dioxid-leválasztást jelenleg vizsgálják, a kibocsátásból kivont széndioxidot ezután be lehet fecskendezni a föld alatti szelektált vagy ipari célokra tárolni és értékesíteni.

Ebben az évben, a Bakar Fellows Program támogatásával, Jeffrey laborja megkezdte a munkát, hogy hatékonyan szintetizálja az új anyagot nagy léptékben, praktikus pellet formává alakuljon, és megerősítse annak nagymértékben megnövekedett CO2-capture teljesítményét realisztikus füstgáz feltételek mellett.

"Sajnálatos módon most meg kell csinálnunk a széndioxid-elkülönítést, és nagyon félelmetes problémává vált" - mondja Long.

A jelenlegi technológiák a CO2-t olyan nitrogén-szerves molekulákat tartalmazó folyadékban rögzítik, amelyek nitrogénatomokból állnak, és amelyek erősen vonzzák a CO2-molekulákat. Long csapata úgy döntött, hogy utánozza ezt az alapszerkezetet, de szilárd por formában, mivel sokkal kevesebb hőt vesz igénybe, hogy a porokból szilárd anyagot adjon ki, mint egy folyadék.

Csúsztatták a kompozíciót, hogy új molekulakonfigurációt hozzanak létre, amely a széndioxid felvételének és felszabadulásának felrobbantását eredményezi, figyelembe véve a sokkal nagyobb hozamot. Bizonyos hőmérsékleteken a CO2-molekulák egymás után elrepülnek, minden egyes molekula elindulása kémiai változást idéz elő a szerkezetben, amely a következő CO2-molekulát lánctrómában oldja fel, hogy Long hívja a kooperatív adszorpciót.

Az atomok elrendezése az anyagban természetes módon pórusokat képez a középpontban. A szomszédos CO2-molekulák ragaszkodnak a pórusfalhoz, és összekapcsolják őket

egy folytonos lánc, amely az alagútszerű pórusok szélein fut. Ez lehetővé teszi a CO2 gyors kilépését, amikor felszabadul - potenciálisan tárolás helyett a füstgáz.

A két egyedi tulajdonság megragadja, majd jelentősen kevesebb hőt bocsát ki a CO2-ből.

"Nagyon messze van az alapkutatástól a teljes kereskedelmi alkalmazásig" - mondja Long. "A teljes fúvós erőművek majdnem érthetetlenül nagyok, de azt mondanám, hogy az anyagunk az első példa erre a szövetkezeti adszorpcióra.

Hosszú ideig jelentették a kutatás előzetes eredményeit 2012-ben, és két évvel később elindított egy Mosaic Materials nevű vállalatot két korábbi diplomás hallgatóval, hogy tegye meg az első lépéseket a technológia kereskedelmi forgalomba hozásának hosszú útján. Bakar Fellows Program.

Az új, fehér, por alakú anyagok figyelemre méltó tulajdonságainak előállítása valóban szerencsés volt, mondja. "A hagyományos folyadék helyett szilárd adszorbenseket akarunk készíteni, hiszen egy szilárd anyag kevésbé hőbevitelre képes, ezért a tipikus kompozíció módosításait kitaláltuk, és csak úgy történt, hogy a térköz megfelelő volt ehhez a láncreakcióhoz hatás."

Thomas McDonald, majd a Long laboratóriumában, és most a Mosaic Material vezérigazgatója, végezte el a felfedezést, és kitalálta a láncreakció mechanizmust. Mivel az új anyag teljes kereskedelmi méretekben történő kifejlesztése olyan igényes, a csapat egy lépést tesz. A Haditengerészet támogatja Mozaik jelenlegi munkáját. A hadsereg jobb módot keres a tengeralattjáróban lévő magas CO2-kibocsátás tisztítására.

A vártnál nagyobb várakozásokkal rendelkező új anyag megteremtése izgalmas, Long azt mondja, de értékeli a valós bónuszt.

"Érdekelnek abban, hogy megpróbálok valamit tenni a tudományunkkal, ami valóban segíteni tud a bolygón, és segít abban, hogy ez a lehetőség valóban felgyújtja a nagyon élénk diákokat, akik Berkeleybe érkeznek a Ph.D.

menu
menu