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基于碳酸氢盐-水簇结晶的碳捕获:控制全球变暖的一种有前景的方法

已设计出一种新的碳捕获方法来捕获化石燃料排放中的二氧化碳

温室气体排放是导致气候变化的最大因素。 关键温室气体的排放是大规模工业化和人类活动的结果。 这些温室气体排放中的大部分是 二氧化碳 (CO2) from burning of fossil fuels. The total concentration of CO2 in the atmosphere has increased by more than 40 percent ever since the era of industrialization started. This steady increase in greenhouse emissions is warming the planet in what is termed as ‘全球变暖’ as computer simulations have shown that emissions are responsible for increase in the average surface temperature of earth over time indicating ‘climate change’ due to changes in rainfall patterns, storm severity, sea levels etc. Thus, developing suitable ways of ‘trapping or capturing’carbon dioxidefrom emissions is a critical aspect of tackling climate change. capture technology has been around for decades but has recently acquired more focus due to environmental concerns.

一种新的碳捕获方法

碳捕获的标准程序包括从气态混合物中捕获和分离 CO2,然后将其运输到储存库,并将其储存在远离大气层的地方,通常是在地下。 这个过程是高度能源密集型的,涉及几个技术问题、风险和限制,例如,储存地点泄漏的可能性很高。 一项新研究发表在 化学 描述了一种有前景的碳捕获替代方案。 美国能源部的科学家开发了一种独特的方法来去除燃煤发电厂中的二氧化碳,与目前行业中部署的基准相比,该过程所需的能源减少了 2%。

Researchers worked on naturally occurring 有机 compounds called bis-iminoguanidines (BIGs) which have the ability to bind to negatively charged anions as seen inprevious studies. They thought that this particular property of BIGs should also be applicable to bicarbonate anions. So BIGs can act like a sorbent (a substance which collects other molecules) and convert CO2 into solid limestone (calcium carbonate). Soda lime is a mixture of calcium and sodium hydroxides used by scuba divers, submarines and other closed breathing environments to filter exhaled air and prevent any dangerous accumulation of CO2. The air can be then recycled multiple times. For example, rebreathers for scuba divers enables them to stay underwater for long time which is otherwise impossible.

一种需要更少能量的独特方法

Based upon this understanding they developed a CO2 separation cycle which used an aqueous BIG solution. In this particular carbon-capture method they passed flue gas through the solution which caused CO2 molecules to bind to BIG sorbent and this binding would crystallize them into a solid type of 有机 limestone. When these solids were heated to 120 degrees Celsius, bound CO2 would be released which could then be stored. Since this process occurs at relatively lower temperatures compared to existing carbon-capture methods, the energy required for the process is reduced. And, solid sorbent could be be dissolved again in water and recycled for reuse.

当前的碳捕获技术存在许多长期存在的问题,例如存储问题、能源成本高等。主要问题是使用液体吸附剂,这些吸附剂会随着时间的推移蒸发或分解,并且还需要至少 60% 的总能量来加热它们,这是非常高的。 当前研究中的固体吸附剂克服了能量限制,因为 CO2 是从结晶的固体碳酸氢盐中捕获的,所需的能量减少了约 24%。 即使在连续 10 个循环之后也没有吸附剂损失。 这种较低的能源需求可以降低碳捕获的成本,当我们考虑数十亿吨二氧化碳时,这种方法可以通过充分捕获使温室气体排放为零,从而产生非常大的影响。

这项研究的一个限制是相对较低的 CO2 容量和吸收率,这是由于 BIG 吸附剂在水中的溶解度有限。 研究人员正在考虑将氨基酸等传统溶剂与这些 BIG 吸附剂相结合,以解决这一限制。 目前的实验是小规模的,其中 99% 的二氧化碳从废气中去除。 该过程需要进一步优化,以便可以扩大规模,每天从任何不同类型的排放中捕获至少一吨二氧化碳。 该方法在处理排放中的污染方面必须是稳健的。碳捕获技术的最终目标是使用经济实惠且节能的方法直接从大气中捕获 CO2。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

威廉姆斯 N 等。 2019. 通过结晶氢键合碳酸氢盐二聚体捕获二氧化碳。 化学.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025

赛欧团队
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