通过从烟囱中清除二氧化碳来实现更清洁的工业排放

时间:2020-01-01 19:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

通过从烟囱中清除二氧化碳来实现更清洁的工业排放

一个由俄勒冈州立大学化学研究员领导的国际团队发现了一个更好的方法来清除烟囱排放的二氧化碳,这可能是缓解全球气候变化的关键。

发表于2019年12月11日的《自然》(Nature)杂志上的这一发现很重要,因为自工业时代开始以来,大气中的二氧化碳含量增加了40%,严重加剧了地球的变暖。

Kyriakos Stylianou俄勒冈州立大学的科学和他的同事们从大理,工学院fé dé罗音de洛桑在苏格兰赫瑞瓦特大学,渥太华大学和西班牙格拉纳达大学的使用数据挖掘作为跳板跳水到一个关键的挑战:处理烟囱气体的水份,使消除二氧化碳变得非常复杂。

数据挖掘涉及数十万种被称为金属有机框架的纳米材料,通常简称为MOFs。当烟道气从烟囱里出来时,MOFs有可能通过吸附来拦截二氧化碳分子。

烟道气可以被吹干,但这给二氧化碳捕获过程增加了巨大的费用。

通过从烟囱中清除二氧化碳来实现更清洁的工业排放

“在结构和化学上有无数种截然不同的mof,但它们中的大多数面临的挑战是,在用实际的烟气进行测试时,它们的表现并不好。”Stylianou说。“烟道气中的水与二氧化碳竞争相同的吸附位置,这意味着这些mof没有像我们希望的那样有选择地进行洗涤。”

在一个数字图书馆中,科学家们筛选了超过325,000个MOFs,发现了不同类型的二氧化碳结合位点,并将其命名为吸附剂。这将保持它们在水存在时的选择性。

然后在实验室里,史提里昂的博士生阿鲁纳杰·奇丹巴拉姆制造了两个含有疏水性-的mof研发mdash;并对由两种芳香族芯组成的吸附剂进行了测试。科学家们发现,不仅MOFs的分离性能不受水的影响,它们的表现也优于目前市场上的一些二氧化碳去除材料,如活性炭和13X沸石。

“我们从设计到合成和应用,”Stylianou说。“我们通过计算发现了二氧化碳捕获的活性位点。mof在湿法烟气CO2捕集方面表现最佳,因为这些mof在其结构中有两个不同的位置;一种用于水,一种用于二氧化碳,因此二氧化碳和水分子不会相互竞争。”

他补充说,进一步的研究将着眼于规模:如何根据工业二氧化碳排放所代表的巨大挑战所需的范围类型来制作和测试MOFs。

根据国家大气和海洋局(National Atmospheric and Oceanic Administration)的数据,2018年全球平均大气二氧化碳浓度为407.4 ppm,高于至少80万年以来的任何时候。

煤和石油等化石燃料含有碳,植物通过数百万年的光合作用从大气中吸收碳。由于化石燃料被用作能源,包括工厂和其他大型工业设施,数百年后,同样的碳又回到了大气中。

据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)称,过去60年里,大气中二氧化碳的年增长率大约是自然原因造成的增长率的100倍,比如一万多年前的最后一次冰河时代之后的自然原因。

与占大气大部分的氧和氮不同,温室气体吸收热量并随着时间的推移逐渐释放。如果没有这些温室气体,地球的平均年温度将低于冰点,而不是华氏60度左右,但过高的温室气体水平会导致地球的能源预算变得不平衡。

参考文献:“用于湿式烟气CO2捕集的金属-有机框架的数据驱动设计”由彼得·g·博伊德,Arunraj奇丹巴拉姆,恩里克Garcí a-Dí易之,克里斯托弗·p·爱尔兰,托马斯·d·推开Andrzej舌鳎# 322;理查德?界限adysiak,帕斯卡Schouwink,赛义德穆罕默德Moosavi, m .奔驰Maroto-Valer杰弗里·a·雷蒙,豪尔赫·a·r·纳瓦罗汤姆k .哇,苏珊娜·加西亚Kyriakos c Stylianou Berend Smit, 2019年12月11日,自然。

DOI: 10.1038 / s41586 - 019 - 1798 - 7

美国能源部,英国商务部,能源部和产业战略、瑞士联邦能源办公室、瑞士国家科学基金会、欧洲研究理事会、瑞士国家研究能力中心、欧盟以及与清洁能源相关的气体分离中心支持了这项研究。

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