Ученые Токийского столичного университета разработали новую систему улавливания углерода, которая улавливает углекислый газ из атмосферы с беспрецедентной эффективностью. Соединение изофорондиамин (IPDA), применяемое в системе разделения жидкой и твердой фаз, удаляет углекислый газ даже при низких концентрациях. О работе сообщается в статье, опубликованной в журнале Environmental Au.
Узнайте больше в полной версии ➞Из-за угрозы глобального потепления, связанного с антропогенными выбросами парниковых газов, перед исследователями стоит задача создания методов улавливания атмосферного углерода, его последующего хранения и преобразования. Самая главная сложность состоит в разработке систем прямого захвата воздуха (DAC), поскольку концентрация углекислого газа достаточно мала, и химические реакции с сорбентами протекают очень медленно. DAC, в которых используются гидроксид калия и кальция, сталкиваются с проблемами, связанными с низкой эффективностью и высокими затратами на восстановление углекислого газа.
Во многих DAC воздух пропускается (барботируется) через жидкость, при этом между жидкостью и углекислым газом происходит химическая реакция, по ходу которой в системе накапливается все больше ее продукта. В результате скорость реакции с течением времени тормозится. В системах разделения жидкой и твердой фазы продукт реакции нерастворим и выделяется в виде твердого вещества, что не сильно влияет на скорость реакции.
Группа сосредоточила свое внимание на жидких аминах, модифицировав их структуру для оптимизации скорости и эффективности реакции в широком диапазоне концентраций углекислого газа в воздухе, примерно от 400 частей на миллион до 30 процентов. Оказалось, что водный раствор одного из этих соединений, изофорондиамина (IPDA), может превращать 99 процентов углекислого газа, содержащегося в воздухе, в твердый осадок карбаминовой кислоты.
Твердое вещество, диспергированное в растворе, требует нагревания лишь до 60 градусов Цельсия, чтобы полностью высвободить захваченный углекислый газ и восстановить исходную жидкость. Скорость удаления углекислого газа была по крайней мере в два раза выше, чем у ведущих лабораторных систем DAC, что делает новую систему на настоящее время самой быстрой при низкой концентрации углекислого газа в воздухе (400 частей на миллион).