Изображение: НИА «Экология»
Новый метод захвата углекислого газа из воздуха с использованием мембранного процесса, который, как утверждается, может изменить мир, представили ученые из Ньюкаслского университета. Они заявляют, что выделение углекислого газа из воздуха является сложной задачей из-за его низкой концентрации, составляющей примерно 0,04%. А основные проблемы заключаются в медленной скорости химических реакций и высокой энергозатратности процесса.
Пытаясь решить эти вопросы ученые разработали мембрану, использующую естественные различия влажности для перекачки углекислого газа из воздуха, что позволило им преодолеть энергетическую проблему. Кроме того, вода ускоряла транспортировку углекислого газа через мембрану, решая проблему кинетики.
Соавтор технологии профессор Меткалф подчеркнул, что их работа, опубликованная в журнале Nature Energy, демонстрирует первую синтетическую мембрану, способную захватывать углекислый газ из воздуха и увеличивать его концентрацию без традиционных энергетических затрат, таких как тепло или давление. Он провел аналогию с водяным колесом на мельнице, где вместо воды для привода мельницы используется углекислый газ для перекачки из воздуха.
Разделительные процессы играют ключевую роль в различных аспектах современной жизни, от продуктов питания до топлива и лекарств. В условиях перехода к циркулярной экономике, такие процессы станут еще более важными для минимизации отходов и обеспечения экологической устойчивости. Захват углекислого газа из воздуха может стать источником сырья для производства углеводородных продуктов в углеродно-нейтральном или даже углеродно-негативном цикле, что критически важно для достижения климатических целей Парижского соглашения.
Команда протестировала новую мембрану, проницаемую для углекислого газа, с различными уровнями влажности. При более высокой влажности на выходной стороне мембрана спонтанно перекачивала углекислый газ в выходящий поток.
Используя рентгеновскую микро-компьютерную томографию, исследователи точно охарактеризовали структуру мембраны и сравнили её производительность с другими передовыми мембранами. Моделирование процессов на молекулярном уровне позволило выявить уникальные “переносчики” внутри мембраны, которые транспортируют как углекислый газ, так и воду.
