Forradalmian olcsóvá válhat a légkörből történő szén-dioxid befogásának folyamata – felfedezték az ehhez szükséges kulcsfontosságú elemeket.
Amerikai tudósok jöttek rá, hogy cseppfolyós földgáz hidegenergiájának hasznosításával olcsóbbá tehetik a szén-dioxid kivonását a levegőből. A módszer hétköznapi anyagokat és meglévő ipari infrastruktúrát használ.
A Georgia Tech kutatói egy innovatív módszert fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi, hogy rendkívül alacsony hőmérsékletű levegő és könnyen hozzáférhető porózus anyagok felhasználásával hatékonyabban és gazdaságosabban csapdába ejtsék a szén-dioxidot.
A megközelítés a cseppfolyós földgáz (LNG) újragázosítása során keletkező hidegenergiát alkalmazza. Ezt eddig általában semmilyen célra nem hasznosították, elillanó hulladékenergia volt csupán.
A kutatók olyan porózus anyagokat, más néven "fiziszorbenseket" használnak, amelyek a gázok elnyelését fizikai folyamatok révén végzik, anélkül hogy kémiai kötések létrejönnének. Ezek az innovatív anyagok nemcsak gyorsabb működést biztosítanak, hanem hosszabb élettartammal is rendelkeznek, ráadásul kevesebb energiafelhasználást igényelnek, mint a hagyományos, aminalapú rendszerek. Ugyanakkor érdemes megjegyezni, hogy a fiziszorbensek teljesítménye meleg, párás környezetben jelentősen csökken.
A csoport az LNG újragázosításának során keletkező rendkívül alacsony hőmérsékletet, amely akár mínusz 78 Celsius-fokig is lecsökkenhet, arra használja, hogy a környezeti levegőt hatékonyan lehűtse. Ez a folyamat lehetővé teszi, hogy a levegőből a vízgőz természetes módon eltávolításra kerüljön, így optimális feltételeket teremt a fiziszorbensek hatékony működéséhez.
A vizsgálatok szerint a Zeolit 13X és a CALF-20 különösen jól teljesítettek ezen a hőmérsékleten, és körülbelül háromszor annyi szén-dioxidot kötöttek meg, mint bármely más hagyományos anyag szobahőmérsékleten. Emellett kis energiaigénnyel adták vissza a megkötött és tisztított szén-dioxidot.
A Zeolit 13X egy megfizethető és tartós anyag, amelynek alkalmazása a vízkezelési folyamatokban kiemelkedő jelentőséggel bír. Ezzel szemben a CALF-20 egy innovatív fém-szerves vázszerkezetű anyag, mely képes a füstgázokban található szén-dioxid hatékony kivonására. A legújabb kutatások alapján ezek az anyagok számos előnyös jellemzővel rendelkeznek, beleértve az alacsony deszorpciós entalpiát, a gazdaságosságot, a méretezhetőséget, valamint a hosszú távú stabilitást, ami lehetővé teszi számukra, hogy széles körű alkalmazásokban bizonyítsanak.
Ryan Lively professzor, a Georgia Tech Vegyészeti és Biomolekuláris Mérnöki Tanszékének munkatársa így foglalta össze eredményeinket: "Rámutattunk, hogy a meglévő infrastruktúra és költséghatékony, biztonságos anyagok alkalmazásával a szén-dioxid megkötése gazdaságosan megvalósítható."
"A magas szén-dioxid-kapacitás mellett mindkét fiziszorbens rendelkezik olyan alapvető jellemzőkkel, amelyek elengedhetetlenek a gyakorlati alkalmazások szempontjából" - mondta el Seo-Yul Kim, az Energy & Environmental Science legújabb tanulmányának vezető szerzője.
A gazdasági modellezés eredményei alapján a módszer akár 70 amerikai dollárra (körülbelül 24 ezer forintra) is leszoríthatja a szén-dioxid-megkötés költségét tonnánként, ami jelentősen alacsonyabb a jelenlegi árakhoz képest. A szakértők hangsúlyozták, hogy mivel az eljárás a meglévő LNG-terminálok infrastruktúráját használja, így mérsékelt égövi és part menti területeken egyaránt alkalmazható.
"A jelenlegi LNG-újragázosító rendszerek olyan kihasználatlan hidegenergiát tartalmaznak, amelyet eddig még nem használtunk ki. Pedig világszerte számos jelentős terminál működik a tengerpartokon - hangsúlyozta Lively. - Ha ennek a hidegenergiának csupán egy részét is sikerülne hasznosítani, akár évi 100 millió tonna szén-dioxidot is meg tudnánk kötni 2050-ig."
A kutatócsapat örömmel tájékoztatta a közönséget, hogy újabb szakaszba lép a kutatásuk, melynek keretében az anyagok fejlesztésére és a rendszerek hatékonyságának javítására összpontosítanak.
