Ein Team von Ingenieuren an der University of Illinois Chicago UIC hat ein relativ kostengünstiges „künstliches Blatt“ entwickelt das Kohlendioxid 100-mal schneller einfangen kann als bestehende Systeme, was uns dem Ziel einen Schritt näher bringt, den Prozess der Photosynthese zu entwickeln, durch den Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Energie umwandeln.
Das Beste daran? Im Gegensatz zu anderen Kohlenstoffabscheidungstechnologien, die reines Kohlendioxid aus Drucktanks in Labors verwenden, kann dieses künstliche Blatt in der realen Welt eingesetzt werden. Es entfernt Kohlendioxid aus viel verdünnteren Quellen wie Luft und Rauchgas von KohlefeuerungenKraftwerke, so die Forscher, und setzt es für die Verwendung als Brennstoff und viele andere Materialien frei.
Und ein solches System könnte eine wichtige Rolle in unserem Kampf gegen die globale Erwärmung spielen, da die zunehmende CO2- und andere Treibhausgase die Fähigkeit der Erde verringern, sich durch Abstrahlung von Energie in den Weltraum selbst zu kühlen.
"Unser künstliches Blattsystem kann außerhalb des Labors eingesetzt werden, wo es das Potenzial hat, eine bedeutende Rolle bei der Reduzierung von Treibhausgasen in der Atmosphäre zu spielen, dank seiner hohen Kohlenstoffbindung, relativ geringen Kosten und moderaten Energie, selbst wennverglichen mit den besten laborbasierten Systemen", erklärte der korrespondierende Autor Meenesh Singh, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen am UIC College of Engineering.
Konstruktion eines künstlichen Blattes
Das Team verwendete ein früheres theoretisches Konzept und modifizierte ein standardmäßiges künstliches Blattsystem mit kostengünstigen Materialien, um die Ergebnisse zu erzielen. Ihr neues System, das klein genug ist, um in einen Rucksack zu passen, und modular aufgebaut ist, umfasste einen Wassergradienten —eine trockene Seite und eine nasse Seite – die über eine elektrisch geladene Membran verläuft.
Als sie dieses System testeten, entdeckten sie, dass es im Vergleich zu der für die Reaktionen erforderlichen Oberfläche eine sehr hohe Flussrate der Kohlenstoffabscheidung hatte. Im Optimum konnte es 3,3 Millimol pro Stunde für jeweils vier Quadratzentimeter 0,6 Quadratzentimeter abfangenin aus Material, das mehr als 100-mal besser ist als andere Systeme, laut der in veröffentlichten Studiedas TagebuchEnergie- und Umweltwissenschaften. Und nur eine moderate Energiemenge von 0,4 Kilojoule pro Stunde wurde benötigt, um die Reaktionen anzutreiben.
Darüber hinaus berechnete das Team die Kosten auf 145 $ pro Tonne CO2, was innerhalb der Richtlinien des Energieministeriums von 200 $ pro Tonne oder weniger für diese Technologien liegt.
„Es ist besonders aufregend, dass diese reale Anwendung eines durch Elektrodialyse angetriebenen künstlichen Blattes einen hohen Fluss mit einer kleinen, modularen Oberfläche hatte“, sagte Singh. „Das bedeutet, dass es das Potenzial hat, die Module stapelbar zu seinhinzugefügt oder abgezogen werden, um den Anforderungen besser gerecht zu werden und kostengünstig in Haushalten und Klassenzimmern eingesetzt zu werden, nicht nur in profitablen Industrieunternehmen.Ein kleines Modul von der Größe eines Luftbefeuchters für zu Hause kann mehr als 1 kg CO2 pro Tag entfernen und vier industrielle ElektrodialyseSchornsteine können mehr als 300 Kilogramm CO2 pro Stunde aus dem Rauchgas abscheiden.“