Tarttua CO₂:een joustavasti ja tehokkaasti 💨

Lähde : CNRS INC
Muut kielet:

Merkittävä askel hiilidioksidin (CO₂) talteenottamisessa on otettu tuoreessa Science Advances -julkaisussa ilmestyneessä tutkimuksessa. Tutkijat ovat kehittäneet joustavia kalvoja, joita kutsutaan kumimaisiksi orgaanisiksi kehikoiksi, jotka yhdistävät läpäisevyyden ja valikoivuuden. Tämä lupaava edistysaskel voisi muuttaa teollisen CO₂:n talteenoton tehokkaammaksi ja taloudellisesti kannattavammaksi.

Fossiilisten polttoaineiden polttaminen, terästeollisuus, sementtiteollisuus, öljynjalostamot ja liikenne ovat pääasiallisia hiilidioksidipäästöjen lähteitä. Lupaava ratkaisu näiden päästöjen vähentämiseksi on kehittää talteenottoteknologioita, jotka soveltuvat kullekin CO₂-lähteelle, erityisesti päästettävän kaasun määrälle, sen koostumukselle ja sisältämille epäpuhtauksille. Olemassa olevista ratkaisuista erotuskalvot ovat energiatehokkaita, helppokäyttöisiä ja helposti laajennettavissa.

Käytännössä on olemassa jäykkiä kalvoja, jotka perustuvat lasimaisiin polymeereihin, ja jotka ovat ihanteellisia tarkkaa erottelua vaativiin sovelluksiin, mutta joilla on puutteita nopeudessa. Toisaalta joustavammat kumimaiset kalvot mahdollistavat nopean erottelun, mutta tarkkuuden kustannuksella. Ihanteellinen materiaali, joka yhdistäisi valikoivuuden ja läpäisevyyden, on edelleen tutkimus- ja innovaatiohankkeiden keskiössä.

Tässä yhteydessä kansainvälinen tutkimusryhmä, jota johtavat kemistit Euroopan kalvointilaitokselta (CNRS/ENSCM/Montpellierin yliopisto), on kehittänyt uuden materiaaliluokan, joka saattaa olla ratkaisu: kumimaiset orgaaniset verkot (ROF).

Nämä innovatiiviset kalvot hyödyntävät hybridirakennetta: elastisia polymeerejä, jotka kykenevät tehokkaasti kuljettamaan CO₂:ta, yhdistettynä kiderakenteisiin, jotka toimivat molekyylisihtinä. Molekyylitasolla hallittujen käänteisten sidosten ansiosta ROF:t muodostavat vakaita ja kestäviä kalvoja, joiden tilapäinen ja vaihteleva huokoisuus estää perinteisten huokoisten materiaalien aiheuttamat viat.

Tuloksena? Suuri läpäisevyys ja CO₂:lle erittäin hyvä valikoivuus, jotka ylittävät nykyiset standardit. Lisäksi niiden suorituskyky paranee vesihöyryn läsnäollessa, mikä on merkittävä etu, sillä suurin osa teollisista kaasuista sisältää kosteutta. Helposti tuotavat homogeeniset ja kestävät ROF:t ovat ihanteellisia suuriteollisiin sovelluksiin. Ne soveltuvat erityisesti CO₂:n talteenottoon kosteissa ympäristöissä, kuten teollisissa savukaasuissa, joissa ne ylittävät perinteiset polymeerikalvot tai huokoiset materiaalit.

Tämä edistysaskel, joka julkaistiin Science Advances -lehdessä, avaa tietä kestävämmille ja taloudellisesti kannattaville CO₂:n talteenottoprosesseille. Yhdistämällä läpäisevyyden, valikoivuuden ja helpon käyttöönoton, ROF:t voisivat muodostaa perustan hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologioille, ja siten auttaa torjumaan ilmastonmuutosta. Seuraavat vaiheet sisältävät niiden tuotannon optimoinnin suurissa mittakaavoissa ja integroinnin teollisiin järjestelmiin.

Toimittaja: AVR

Viitteet:
Kumimaiset orgaaniset kehikot (ROF) kohti ultraläpäiseviä CO₂-valikoivia kalvoja
Marius Sandru, Marie Prache, Thomas Macron, Lidia Căta, Mehmet Göktuğ Ahunbay, May-Britt Hägg, Guillaume Maurin & Mihail Barboiu.
Science Advances 2024
https://doi.org/10.1126/sciadv.adq5024