سریعترین جذب کننده دی اکسید کربن برای جذب مستقیم از هوا

توکیو، ژاپن – محققان دانشگاه متروپولیتن توکیو یک سیستم جذب کربن جدید توسعه داده اند. با عملکرد بی سابقه ای دی اکسید کربن را مستقیماً از جو حذف می کند. ایزوفورون دی آمین (IPDA) در یک سیستم “جدایی فاز مایع- جامد” برای حذف دی اکسید کربن در غلظت های پایین موجود در جو با بازده 99 درصد یافت شد. این ترکیب با حداقل حرارت و حداقل دو برابر سریع‌تر از سیستم‌های موجود قابل استفاده مجدد است، که یک پیشرفت جدید هیجان‌انگیز برای جذب مستقیم هوا است.

اثرات مخرب تغییرات آب و هوایی در سراسر جهان احساس می شود و نیاز فوری به سیاست ها، شیوه های زندگی و فناوری های جدید است که منجر به کاهش انتشار کربن می شود. با این حال، بسیاری از دانشمندان بیشتر از هدف انتشار خالص صفر، به آینده‌ای «فراتر از صفر» نگاه می‌کنند که در آن بتوانیم به طور فعال میزان دی اکسید کربن را در جو کاهش دهیم. زمینه جذب کربن، حذف و متعاقب آن ذخیره یا تبدیل دی اکسید کربن، به سرعت در حال توسعه است، اما قبل از اینکه بتوان آن را در مقیاس به کار برد، موانعی وجود دارد.

بزرگ‌ترین چالش‌ها ناشی از کارایی است، به‌ویژه در پردازش هوای جوی به‌طور مستقیم در سیستم‌های به اصطلاح جذب هوای مستقیم (DAC). غلظت دی اکسید کربن به حدی است که واکنش های شیمیایی با جاذب ها بسیار کند است. همچنین دشواری خروج دوباره دی اکسید کربن در چرخه های جذب و دفع پایدارتر وجود دارد که به خودی خود می تواند بسیار انرژی بر باشد. حتی تلاش‌های پیشرو برای ساخت نیروگاه‌های DAC، مانند کارخانه‌هایی که از هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید کلسیم استفاده می‌کنند، از مشکلات جدی کارایی و هزینه‌های بازیابی رنج می‌برند و شکار فرآیندهای جدید را به‌ویژه ضروری می‌کنند.

تیمی به سرپرستی پروفسور سیجی یامازوئه از دانشگاه متروپولیتن توکیو در حال مطالعه کلاسی از فناوری DAC به نام سیستم‌های جداسازی فاز مایع-جامد هستند. بسیاری از سیستم‌های DAC شامل حباب‌کردن هوا از طریق یک مایع هستند که یک واکنش شیمیایی بین مایع و دی‌اکسید کربن اتفاق می‌افتد. با ادامه واکنش، مقدار بیشتری از محصول واکنش در مایع تجمع می یابد. این باعث می شود واکنش های بعدی کندتر و کندتر شود. سیستم‌های جداسازی فاز مایع-جامد یک محلول زیبا ارائه می‌دهند، جایی که محصول واکنش نامحلول است و به صورت جامد از محلول خارج می‌شود. هیچ انباشتگی محصول در مایع وجود ندارد و سرعت واکنش کاهش چندانی ندارد.

این تیم توجه خود را بر روی ترکیبات آمین مایع متمرکز کرد و ساختار آنها را برای بهینه‌سازی سرعت و کارایی واکنش با طیف وسیعی از غلظت‌های دی اکسید کربن در هوا، از حدود 400ppm تا 30 درصد، اصلاح کرد. آنها دریافتند که محلول آبی یکی از این ترکیبات، ایزوفورون دی آمین (IPDA) می تواند 99 درصد از دی اکسید کربن موجود در هوا را به یک رسوب اسید کاربامیک جامد تبدیل کند. مهمتر از همه، آنها نشان دادند که جامد پراکنده در محلول فقط نیاز به حرارت تا 60 درجه سانتیگراد دارد تا دی اکسید کربن جذب شده را کاملا آزاد کند و مایع اصلی را بازیابی کند. سرعت حذف دی اکسید کربن حداقل دو برابر سریعتر از سیستم های آزمایشگاهی پیشرو DAC بود.

فن‌آوری جدید تیم نوید عملکرد و استحکام بی‌سابقه‌ای را در سیستم‌های DAC، با پیامدهای گسترده برای سیستم‌های جذب کربن که در مقیاس به کار می‌روند، می‌دهد. فراتر از بهبود بیشتر سیستم خود، چشم انداز آنها از دنیای “فراتر از صفر” اکنون به چگونگی استفاده مؤثر از کربن جذب شده در کاربردهای صنعتی و محصولات خانگی تبدیل شده است.

– این بیانیه مطبوعاتی توسط دانشگاه متروپولیتن توکیو ارائه شده است