Для переработки CO&#8322 может не потребоваться дорогостоящая сепарация газов; из воздуха и промышленных предприятий

Важные новости

Затратное разделение газов может оказаться нецелесообразным необходим для переработки CO₂ из воздуха и промышленных предприятий

Обзор новых путей улавливания и преобразования CO2. Предлагаемая технологическая схема электрифицированной конверсии CO2 с выбором сырья для отходящих газов, отсутствием или включением устройства для разделения газов и выбором нанотехнологии конверсии CO2. Фото: Наука об окружающей среде: нано (2024 г.). DOI: 10.1039/D3EN00912B

По мнению исследователей Мичиганского университета, дорогостоящий шаг в процессе улавливания выбросов углекислого газа и преобразования их в полезные продукты, такие как биотопливо и фармацевтические препараты, может оказаться ненужным.

Работа опубликована в журнале Наука об окружающей среде: нано.

Углекислый газ в атмосфере Земли является ключевым фактором изменения климата: на сжигание ископаемого топлива приходится 90% всех выбросов CO2. Новые правила Агентства по охране окружающей среды, введенные в апреле, призывают заводы, работающие на ископаемом топливе, сократить выбросы парниковых газов на 90 % к 2039 году.

Многие исследователи утверждают, что хранение CO2 будет пустой тратой, поскольку углерод необходим для производства многих продуктов, которые мы используем. зависят от повседневной жизни, например, от одежды, парфюмерии, авиакеросина, бетона и пластика. Но переработка CO2 обычно требует его отделения от других газов — процесс, цена которого может оказаться непомерно высокой.

Теперь новые виды электродов, снабженные бактериальным покрытием, могут пропустить этот этап. В то время как обычные металлические электроды реагируют с серой, кислородом и другими компонентами воздуха и дымовых газов, бактерии кажутся менее чувствительными к ним.

«Микробы на этих электродах, или биокатализаторы, могут использовать меньшие концентрации CO2 и кажутся более надежными с точки зрения обработки примесей по сравнению с электродами, в которых используются металлические катализаторы», — сказал Джошуа Джек, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Университета штата Массачусетс и первый автор статьи на обложке журнала Environmental Science Nano.

< р>«Платформы, использующие металлы, кажутся гораздо более чувствительными к примесям и часто требуют более высоких концентраций CO2 для работы. Поэтому, если вы хотите извлечь CO2 непосредственно из выбросов электростанций, биотический катализатор сможет сделать это с минимальной очисткой этот газ.»

Поскольку CO2 является одной из наиболее стабильных молекул, для отделения углерода от кислорода требуется много энергии, поставляемой в виде электричества. Например, металлические электроды отрывают один из атомов кислорода, в результате чего образуется окись углерода, которую можно использовать в дальнейших реакциях для производства полезных химикатов. Но другие молекулы также могут реагировать с этими электронами.

Микробы, напротив, могут быть гораздо более целенаправленными. Они не только работают вместе, удаляя кислород, но и с помощью электронов, выделяемых электродом, также начинают создавать из углерода более сложные молекулы.

Чтобы оценить потенциальную экономию средств от использования биокатализаторов для пропуска этапа разделения газа, команда Джека проанализировала данные предыдущих исследований, установив показатели эффективности преобразования различных отходящих газов, содержащих CO2. Затем они использовали эти данные для оценки углеродного следа и производственных затрат на различные продукты, полученные из CO2.

Результаты показали, что использование возобновляемой электроэнергии, такой как солнечные элементы, с концентрированным источником CO2, без разделения газа, позволяет с наименьшим выбросом углекислого газа и наиболее конкурентоспособной по цене продукцией.

Но этот идеальный сценарий возможен только для особо чистых и концентрированных источников CO2, таких как ферментация на заводах по производству биоэтанола. Отделение CO2 от дымовых газов при сжигании ископаемого топлива может стоить от 40 до 100 долларов за тонну CO2. А для исключительно разбавленных источников, таких как обычный воздух, стоимость может достигать от 300 до 1000 долларов за тонну.

Анализ показал, что при прямом использовании отходящих газов или воздуха рециркуляция CO2 из разбавленных источников может стать экономически выгодной.< /p>

«Мы надеемся ускорить масштабирование технологий конверсии CO2 для смягчения последствий изменения климата и улучшения кругооборота выбросов углекислого газа», — сказал Джек. «Мы хотим быстро декарбонизировать энергетику, а теперь и химическую промышленность, в гораздо более короткие сроки».

Дополнительная информация: Джошуа Джек и др., Electrified Увеличение стоимости CO2 в новых нанотехнологиях: технический анализ чистоты газового сырья и наноматериалов при электрокаталитической и биоэлектрокаталитической конверсии CO2, Наука об окружающей среде: Нано (2024). DOI: 10.1039/D3EN00912B

Предоставлено Мичиганским университетом

Новости сегодня

Последние новости