Die japanische CO2-Abscheidungsmethode ist zu 99 Prozent effizient und doppelt so schnell

Ein Team von Forschern unter der Leitung von Professor Seiji Yamazoean der Tokyo Metropolitan University TMU hat eine neue Methode zur direkten Luftabscheidung entwickelt, um Kohlendioxid einzufangen. Sie arbeitet mit einer Effizienz von 99 Prozent, a Heureka-Alarm Pressemitteilung sagte.

Die Welt stellt auf sauberere Energiequellen um. Der Übergang dauert jedoch an, und während er in den nächsten Jahrzehnten abgeschlossen wird, werden Tonnen von Kohlendioxid weiter in die Atmosphäre freigesetzt, was den Klimawandel beschleunigt. Um die Menge an Kohlendioxid einzudämmenKohlendioxid, das in die Atmosphäre freigesetzt wird, werden viele Strategien angewendet, mit direkte Lufterfassung DAC ist einer von ihnen.

Direkte Luftabscheidung von Kohlendioxid

Bei dieser Methode der Kohlenstoffabscheidung wird Kohlendioxid direkt aus der Luft extrahiert. Der abgeschiedene Kohlenstoff kann entweder in tiefen geologischen Formationen gespeichert oder in verschiedenen menschlichen Aktivitäten wie der Lebensmittelverarbeitung oder der Herstellung synthetischer Kraftstoffe verwendet werden. Internationale Energieagentur IEA sagt auf seiner Website.

Es gibt zwei Hauptansätze, dies zu tun. Einer wird als flüssiger DAC bezeichnet, bei dem die Luft durch flüssige Systeme geleitet wird, bei denen eine chemische Reaktion zwischen einer flüssigen Lösung und dem in der Lösung eingeschlossenen Kohlendioxid stattfindet.

Der andere ist ein fester DAC, der feste Sorbensfilter verwendet, die mit dem Kohlendioxid reagieren und es an sich binden. Diese beiden Systeme sind reversibel, was bedeutet, dass das eingeschlossene Kohlendioxid bei Bedarf unter Verwendung hoher Temperaturen freigesetzt werden kann, unddie Systeme können wiederverwendet werden.

Verbessert die Kohlenstoffabscheidung

Der größte Nachteil von CO2-Abscheidungssystemen ist ihre mangelnde Effizienz. Obwohl derzeit groß angelegte Systeme gebaut oder in Betrieb genommen werden, um Kohlenstoff einzufangen, verlieren die Systeme an Effizienz, da sie Kohlenstoff einfangen, und werden durch hohe Kosten für die Rückgewinnung des Gases beeinträchtigt.

Das Team von Yamazoe an der TMU hat an einem Flüssig-Fest-Phasentrennsystem gearbeitet, um Kohlenstoff abzuscheiden. Das System funktioniert wie ein flüssiger DAC, bei dem das Gas durch eine flüssige Lösung geblasen wird. Anstatt jedoch in der Lösung eingeschlossen zu werden, wird die ChemikalieReaktion findet statt, so dass der eingeschlossene Kohlenstoff unlöslich ist und als Feststoff aus der Lösung austritt.

TMU-Forscher haben sich auf die Verwendung flüssiger Aminverbindungen für ihre Arbeit konzentriert, heißt es in der Pressemitteilung, und haben an ihren Strukturen herumgebastelt, um die Geschwindigkeit und Effizienz der Reaktion zu verbessern.

mit einer Verbindung namens Isophorondiamin IPDA erreichten die Forscher Wirkungsgrade von 99 Prozent, wenn sie mit Kohlenstoffkonzentrationen von 40 ppm parts per million arbeiteten, heißt es in der Pressemitteilung. Die Forscher behaupten, dass der eingefangene Kohlenstoff als Carbaminsäure ausfällt, und die Ratedieser Reaktion ist doppelt so schnell wie bei führenden DAC-Systemen auf der ganzen Welt.

Das Auffangen von Kohlenstoff ist in diesem System einfach, aber seine Freisetzung ist ebenso einfach. Der Niederschlag muss lediglich auf 60 Grad Celsius 140 Grad Fahrenheit erhitzt werden, damit das Kohlendioxid zurückgewonnen werden kann. Die zurückgewonnene Flüssigkeit kann dann wiederverwendet werdender Kohlenstoffeinfangprozess.

Dies kann weitreichende Auswirkungen auf groß angelegte Kohlenstoffabscheidungssysteme haben, die auf der ganzen Welt installiert werden könnten. Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht. ACS Umweltau.

Zusammenfassung

Die Phasentrennung zwischen einem flüssigen Amin und der festen Carbaminsäure zeigte >99 % CO₂ Effizienz der Entfernung unter 400 ppm CO₂ Fließsystem mit Diaminen, die eine Aminocyclohexylgruppe tragen. Unter ihnen wies Isophorondiamin [IPDA; 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin] den höchsten CO auf₂ Entfernungseffizienz. IPDA reagiert mit CO₂ in einem CO₂/IPDA-Molverhältnis von ≥1 sogar in H₂O als Lösungsmittel. Das eingefangene CO₂ wurde bei 333 K vollständig desorbiert, da das gelöste Carbamat-Ion CO freisetzt₂ bei niedrigen Temperaturen. Die Wiederverwendbarkeit von IPDA unter CO₂ Adsorptions- und Desorptionszyklen ohne Abbau, die Effizienz von >99 %, die 100 h lang unter direkten Luftabscheidungsbedingungen gehalten wird, und der hohe CO-Gehalt₂Einfangrate 201 mmol/h für 1 mol Amin deuten darauf hin, dass das Phasentrennsystem mit IPDA robust und langlebig für den praktischen Einsatz ist.