03年2023月XNUMX日（
Nanowerkニュース) 世界が工業プロセスの脱炭素化を徐々に始めているにもかかわらず、大気中の炭素濃度の低下を達成するには、単に二酸化炭素の生成を防ぐだけでなく、大気中から既存の二酸化炭素を除去する技術が必要です。
主要な取り組み
研究者らは、水と二酸化炭素の関係を利用して、周囲の炭素を捕捉するための新しい「水分スイング」技術を開発しました。
この技術は、自然の湿度変化を利用することで従来の炭素回収と比較して、エネルギーコストを潜在的に削減します。
研究者らはイオンの範囲を拡大し、炭素を捕捉するために調査したイオンの数を 2 倍にし、高性能システムを発見しました。
この研究は、複雑な流体と表面の相互作用の理解を進め、直接大気炭素回収 (DAC) 技術の理論的および実践的な進歩に役立ちます。
「水分スイング」アプローチは、大気中の二酸化炭素を除去する世界的な脱炭素化の取り組みと歩調を合わせ、DAC 技術の活用と商業化に向けた重要な一歩です。
リサーチ
一般的な二酸化炭素回収は二酸化炭素を回収します
2 炭素集約的なプロセスの供給源から直接供給されます。一方、環境炭素回収、または「直接大気回収」(DAC) は、典型的な環境条件から炭素を取り出すことができ、特に化石燃料への依存が減少し始めている中で、気候変動との戦いにおける 1 つの武器として機能します。 、炭素源時点での炭素回収の必要性。ノースウェスタン大学の新しい研究は、システム内の水と二酸化炭素の関係を調べ、COを捕捉する「水分スイング」技術を情報提供する、周囲環境条件から炭素を捕捉する新しいアプローチを示しています。
2 低湿度では放出し、高湿度では放出します。このアプローチには革新的な速度論的手法と多様なイオンが組み込まれており、事実上どこからでも炭素を除去できます。研究は雑誌に掲載されました
環境科学と技術 (
「水分スイング炭素捕捉のためのイオンライブラリの拡張」）。 「私たちは炭素捕捉のためのイオンの選択を拡大し、最適化するだけでなく、複雑な流体表面相互作用の基本的な基礎を解明することにも貢献しています」と、この研究の上級著者であるノースウェスタン大学のビナヤック・P・ドラビッド氏は述べた。 「この研究は、DACに対する私たちの集団的な理解を前進させ、私たちのデータと分析は、理論家や実験家などのコミュニティに、実際の条件下での炭素回収をさらに改善するための強力な推進力を提供します。」ドラビッドは、ノースウェスタン大学マコーミック工学大学院のエイブラハム・ハリス材料科学工学教授であり、国際ナノテクノロジー研究所のグローバル イニシアティブのディレクターです。博士号学生のジョン・ヘガティとベンジャミン・シンデルは、この論文の共同筆頭著者でした。シンデル氏は、この論文の背後にあるアイデアは、反応を促進するために周囲環境条件を利用したいという願望から来ていると述べた。 「エネルギーコストが定義されていないため、湿気変動による二酸化炭素回収が気に入りました」とシンデル氏は言います。 「大量の空気を加湿するにはある程度のエネルギーが必要ですが、理想的には、自然の乾燥した空気の貯蔵庫と湿った空気の貯蔵庫が近くにある環境に依存することで、エネルギー的に『無料』で湿度を得ることができます。」同グループは、反応を可能にするために使用されるイオンの数も拡大した。 「望ましい湿度依存性の炭素捕捉を示すイオンの数を 2 倍にしただけでなく、これまでで最高性能のシステムも発見しました」と John Hegarty 氏は述べています。近年、水分スイングの捕捉が注目を集めています。従来の二酸化炭素回収方法では、吸着剤を使用して二酸化炭素を回収します
2 発生源の場所で熱または生成された真空を使用して CO を放出します
2 吸着剤から。高いエネルギーコストがかかります。 「従来の二酸化炭素回収は二酸化炭素を保持します
2 これは、それを解放して再利用するには多大なエネルギーが必要であることを意味します」とヘガティ氏は語った。また、どこでも機能するわけではないとシンデル氏は言う。たとえば、農業、コンクリート、鉄鋼メーカーは排出量の主な原因となっていますが、炭素排出量が大きく、単一の発生源で炭素を回収することが不可能になっています。シンデル氏は、炭素経済への依存度が高い発展途上国が二酸化炭素排出量を削減する中、裕福な国は排出量をゼロ以下にしようと努めるべきだと付け加えた。
2 生産。もう一人の上級著者である化学教授のオマール・ファルハ氏は、次のような役割を探求した経験があります。
金属酸化物骨格 CO を含む多様な用途のための (MOF) 構造
2 捕獲と隔離。 「DACは複雑かつ多面的な問題であり、学際的なアプローチが必要です」とファルハ氏は述べた。 「この研究で私が高く評価しているのは、複雑なパラメーターを詳細かつ注意深く測定したことです。提案されたメカニズムはいずれも、これらの複雑な観察を説明する必要があります。」研究者たちはこれまで、水分変動の捕捉を促進するために炭酸イオンとリン酸イオンに焦点を当て、これらの特定のイオンがなぜ効果的であるかに関する具体的な仮説を立ててきました。しかし、Dravid のチームは、最も効果的なイオンを確認するために、より広範囲のイオンをテストしたいと考えていました。全体として、彼らは最も価数の高いイオン (主にリン酸塩) が最も効果的であることを発見し、多価イオンのリストを調べ始めて一部を除外し、さらにケイ酸塩やホウ酸塩など、この用途に適した新しいイオンを見つけました。研究チームは、将来の実験と計算モデリングを組み合わせることで、特定のイオンが他のイオンよりも効果的である理由をよりよく説明できると考えています。企業が排出量を相殺するよう奨励するために炭素クレジットを利用して、大気炭素の直接回収を商業化しようと取り組んでいる企業がすでに存在する。多くの企業は、農業慣行の改変などの活動を通じてすでに回収されているであろう炭素を回収していますが、このアプローチは明確に CO を隔離します。
2 大気から直接採取し、そこで濃縮し、最終的には保管または再利用できます。 Dravid のチームは、そのような CO を統合することを計画しています
2 油、リン酸塩、マイクロプラスチックなどの環境毒素を除去するために開発された、初期の多孔質スポンジプラットフォームで物質を捕捉します。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63760.php
