Salı, Mart 5, 2024
Ana Sayfa Bilim Çalışma, CO2'yi yakalamak ve dönüştürmek için enerji açısından verimli bir yol öneriyor

Çalışma, CO2’yi yakalamak ve dönüştürmek için enerji açısından verimli bir yol öneriyor

Çalışma, CO2'yi yakalamak ve dönüştürmek için enerji açısından verimli bir yol öneriyor
Çalışma, CO2’yi yakalamak ve dönüştürmek için enerji açısından verimli bir yol öneriyor

Dünya genelinde sera gazı emisyonlarını azaltma yarışında MIT’deki bilim insanları, en inatçı endüstriyel emisyon emisyonlarını karbondan arındırmak için karbon yakalama teknolojilerini arıyor.

Çelik, çimento ve kimyasal imalat, karbon ve fosil yakıtların üretimlerinin doğal bileşenleri olduğundan, karbondan arındırılması özellikle zor endüstrilerdir. Karbon emisyonlarını yakalayabilen ve bunları üretim sürecine geri besleme sağlayacak formlara dönüştürebilen teknolojiler, bu “azaltılması zor” sektörlerdeki genel emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilir.

Ancak şu ana kadar karbondioksiti yakalayıp dönüştüren deneysel teknolojiler bunu iki ayrı süreç olarak gerçekleştirdi; bu süreçlerin yürütülmesi için de büyük miktarda enerji gerekiyor. MIT ekibi, iki süreci, konsantre, endüstriyel kaynaklardan karbondioksiti yakalamak ve dönüştürmek için potansiyel olarak yenilenebilir enerjiyle çalışabilecek, entegre ve çok daha fazla enerji tasarruflu bir sistemde birleştirmeyi düşünüyor.

Araştırmacılar, karbondioksitin tek bir elektrokimyasal işlemle nasıl hem yakalanıp hem de dönüştürülebildiğinin gizli işleyişini ortaya koyuyor. İşlem, bir sorbentten salınan karbondioksiti çekmek ve onu azaltılmış, yeniden kullanılabilir bir forma dönüştürmek için bir elektrot kullanılmasını içerir.

Diğerleri de benzer gösteriler bildirdi ancak elektrokimyasal reaksiyonu yönlendiren mekanizmalar belirsiz kaldı. MIT ekibi bu sürücüyü belirlemek için kapsamlı deneyler yaptı ve sonunda sorunun kısmi karbondioksit basıncına bağlı olduğunu buldu. Başka bir deyişle, elektrotla temas eden daha saf karbondioksit, elektrotun molekülü daha verimli bir şekilde yakalayıp dönüştürebilmesini sağlar.

Bu ana itici gücün veya “aktif türlerin” bilgisi, bilim adamlarının entegre bir süreçte karbondioksiti verimli bir şekilde yakalamak ve dönüştürmek için benzer elektrokimyasal sistemleri ayarlamalarına ve optimize etmelerine yardımcı olabilir.

Çalışmanın sonuçları, bu elektrokimyasal sistemlerin muhtemelen çok seyreltik ortamlarda (örneğin, doğrudan havadan karbon emisyonlarını yakalamak ve dönüştürmek için) işe yaramayacağını, ancak endüstriyel süreçlerin ürettiği yüksek konsantrasyonlu emisyonlara çok uygun olacağını ima ediyor. özellikle de belirgin bir yenilenebilir alternatifi olmayanlar.

MIT’de 1922 Sınıfı Kariyer Gelişimi Doçenti olan çalışma yazarı Betar Gallant, “Elektrik üretimi için yenilenebilir enerjiye geçiş yapabiliriz ve yapmalıyız. Ancak çimento veya çelik üretimi gibi endüstrileri derinlemesine karbondan arındırmak zorlu ve daha uzun zaman alacak” diyor. “Tüm enerji santrallerimizden kurtulsak bile, diğer endüstrilerden kaynaklanan emisyonları tamamen karbondan arındırmadan önce, kısa vadede bunlarla başa çıkmak için bazı çözümlere ihtiyacımız var. Burası, bu sisteme benzer bir şeyin yapabileceği tatlı bir nokta görüyoruz.” yerleştirmek.”

Çalışmanın MIT ortak yazarları baş yazar ve doktora sonrası araştırmacı Graham Leverick ve yüksek lisans öğrencisi Elizabeth Bernhardt’ın yanı sıra Malezya’daki Sunway Üniversitesi’nden Aisyah Illyani Ismail, Jun Hui Law, Arif Arifutzzaman ve Mohamed Kheireddine Aroua’dan oluşuyor.

Bağların kırılması

Karbon yakalama teknolojileri, enerji santralleri ve üretim tesislerinin bacalarından emisyonları veya “baca gazını” yakalamak için tasarlanmıştır. Bu öncelikle, emisyonları bir “yakalama” çözeltisiyle (karbon dioksitle kimyasal olarak bağlanan ve karbondioksitten ayrılabilen stabil bir form üreten bir amin veya amonyak bazlı bileşikler karışımı) doldurulmuş odalara aktarmak için büyük yenilemeler kullanılarak yapılır. baca gazının geri kalanı.

Daha sonra, yakalanan karbon dioksitin amin bağından serbest bırakılması için genellikle fosil yakıtla üretilen buhar formunda yüksek sıcaklıklar uygulanır. Saf haliyle gaz daha sonra depolama tanklarına veya yeraltına pompalanabilir, mineralize edilebilir veya ayrıca kimyasallara veya yakıtlara dönüştürülebilir.

Gallant, “Karbon yakalama olgun bir teknolojidir; kimyası yaklaşık 100 yıldır bilinmektedir, ancak gerçekten büyük kurulumlar gerektirir ve çalıştırılması oldukça pahalı ve enerji yoğundur” diye belirtiyor. “İstediğimiz şey daha modüler ve esnek olan ve daha çeşitli karbondioksit kaynaklarına uyarlanabilen teknolojiler. Elektrokimyasal sistemler bu sorunu çözmeye yardımcı olabilir.”

MIT’deki grubu, hem yakalanan karbondioksiti geri kazanan hem de onu azaltılmış, kullanılabilir bir ürüne dönüştüren bir elektrokimyasal sistem geliştiriyor. Böyle entegre bir sistemin, ayrıştırılmış bir sistem yerine, fosil yakıt türevli buhar yerine tamamen yenilenebilir elektrikle çalıştırılabileceğini söylüyor.

Konseptleri, karbon yakalama çözümlerinin mevcut odacıklarına sığacak bir elektrot üzerinde yoğunlaşıyor. Elektrota voltaj uygulandığında elektronlar karbondioksitin reaktif formuna akar ve onu sudan sağlanan protonları kullanarak bir ürüne dönüştürür. Bu, aynı şeyi yapmak için buhar kullanmak yerine sorbentin daha fazla karbondioksit bağlamasını sağlar.

Gallant daha önce bu elektrokimyasal sürecin karbondioksiti yakalamak ve katı karbonat formuna dönüştürmek için çalışabileceğini göstermişti.

“Bu elektrokimyasal sürecin çok erken konseptlerde uygulanabilir olduğunu gösterdik” diyor. “O zamandan bu yana, bu süreci faydalı kimyasallar ve yakıtlar üretmek için kullanmaya odaklanan başka çalışmalar da yapıldı. Ancak bu reaksiyonların nasıl çalıştığına dair tutarsız açıklamalar vardı.”

Yalnız CO2

Yeni çalışmada MIT ekibi, elektrokimyasal süreci yönlendiren spesifik reaksiyonları ortaya çıkarmak için kaputun altına bir büyüteç aldı. Laboratuvarda, baca gazından karbon dioksiti çıkarmak için kullanılan endüstriyel yakalama çözümlerine benzeyen amin çözeltileri ürettiler. Her bir çözeltinin pH, konsantrasyon ve amin türü gibi çeşitli özelliklerini metodik olarak değiştirdiler ve ardından her çözeltiyi, elektroliz çalışmalarında yaygın olarak kullanılan ve karbondioksiti verimli bir şekilde amin türüne dönüştürdüğü bilinen bir metal olan gümüşten yapılmış bir elektrottan geçirdiler. karbonmonoksit. Daha sonra reaksiyonun sonunda dönüştürülen karbon monoksit konsantrasyonunu ölçtüler ve bu sayıyı test ettikleri diğer çözeltilerle karşılaştırarak hangi parametrenin ne kadar karbon monoksit üretildiği üzerinde en fazla etkiye sahip olduğunu gördüler.

Sonunda, çoğu kişinin şüphelendiği gibi, en önemli şeyin başlangıçta karbondioksiti yakalamak için kullanılan amin türü olmadığını buldular. Bunun yerine, aminlerle bağlanmayı önleyen ancak yine de çözeltide mevcut olan, solo, serbest yüzen karbondioksit moleküllerinin konsantrasyonu vardı. Bu “yalnız-CO2” sonuçta üretilen karbon monoksit konsantrasyonunu belirledi.

“Bu ‘tek başına’ CO’ya tepki vermenin daha kolay olduğunu bulduk2CO ile karşılaştırıldığında2 Leverick şunu öneriyor: “Bu, gelecekteki araştırmacılara, bu sürecin, yüksek karbondioksit konsantrasyonlarının verimli bir şekilde yakalanıp yararlı kimyasallara ve yakıtlara dönüştürülebildiği endüstriyel akışlar için mümkün olabileceğini gösteriyor.”

Gallant, “Bu bir çıkarma teknolojisi değil ve bunu belirtmek önemli” diye vurguluyor. “Getirdiği değer, daha az ilgili emisyon için mevcut endüstriyel süreçleri sürdürürken karbondioksiti birkaç kez geri dönüştürmemize olanak sağlamasıdır. Sonuçta hayalim, mineralizasyonu kolaylaştırmak ve kalıcı olarak depolamak için elektrokimyasal sistemlerin kullanılabilmesidir. CO2 — gerçek bir temizleme teknolojisi. Bu daha uzun vadeli bir vizyon. Ve anlamaya başladığımız bilimin çoğu, bu süreçleri tasarlamaya yönelik ilk adımdır.”


Bu araştırma Malezya’daki Sunway Üniversitesi tarafından desteklenmektedir.

BENZER KONULAR

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...