- Die vasvang en begrawe van koolstof is een van die mees belowende maniere om die tempo van klimaatsverandering af te stomp
- Universiteit van Texas en ExxonMobil navorsers het 'n manier gevind om die vorming van kristalstrukture genaamd hidrate te bespoedig wat miljarde ton koolstof vir eeue kan stoor
- Die toevoeging van magnesium by die reaksie het gelei tot 'n 3,000 XNUMXx toename in hidraatvorming wagtyd - van ure of selfs dae tot 'n paar minute
Daar is 'n wêreldwye wedloop om die hoeveelheid skadelike gasse in ons atmosfeer te verminder om die tempo van klimaatsverandering te vertraag, en een manier om dit te doen is deur koolstofopvang en -sekwestrasie - om koolstof uit die lug te suig en dit te begrawe. Op hierdie stadium vang ons egter net 'n fraksie van die koolstof op wat nodig is om enige soort duik in klimaatsverandering te maak.
Navorsers van die Universiteit van Texas in Austin, in vennootskap met ExxonMobil, het 'n nuwe ontdekking gemaak wat baie kan gaan om dit te verander. Hulle het 'n manier gevind om die vorming van koolstofdioksied-gebaseerde kristalstrukture aan te vul wat eendag miljarde ton koolstof onder die seebodem kan stoor vir eeue, indien nie vir ewig nie.
"Ek beskou koolstofopvang as versekering vir die planeet," sê Vaibhav Bahadur (VB), 'n medeprofessor in die Cockrell Skool vir Ingenieurswese se Walker-departement Meganiese Ingenieurswese en die hoofskrywer van 'n nuwe referaat oor die navorsing in ACS Volhoubare Chemie en Ingenieurswese. "Dit is nie meer genoeg om koolstofneutraal te wees nie, ons moet koolstofnegatief wees om skade wat die afgelope paar dekades aan die omgewing aangerig is, ongedaan te maak."
Hierdie strukture, bekend as hidrate, vorm wanneer koolstofdioksied teen hoë druk en lae temperatuur met water gemeng word. Die watermolekules heroriënteer hulself en dien as hokke wat CO2-molekules vasvang.
Maar die proses begin baie stadig - dit kan ure of selfs dae neem om die reaksie te laat begin. Die navorsingspan het bevind dat deur magnesium by die reaksie te voeg, hidrate 3,000 XNUMX keer vinniger gevorm het as die vinnigste metode wat vandag gebruik word, so vinnig as een minuut. Dit is die vinnigste hidraatvormingstempo wat nog ooit gedokumenteer is.
"Die moderne metode vandag is om chemikalieë te gebruik om die reaksie te bevorder," het Bahadur gesê. "Dit werk, maar dit is stadiger, en hierdie chemikalieë is duur en nie omgewingsvriendelik nie."
Die hidrate vorm in reaktore. In die praktyk kan hierdie reaktors na die seebodem ontplooi word. Deur bestaande koolstofopvangtegnologie te gebruik, sou CO2 uit die lug gepluk word en na die onderwaterreaktore geneem word waar die hidrate sou groei. Die stabiliteit van hierdie hidrate verminder die bedreiging van lekkasies wat teenwoordig is in ander metodes van koolstofberging, soos om dit as 'n gas in verlate gasputte in te spuit.
Om uit te vind hoe om koolstof in die atmosfeer te verminder, is omtrent net so 'n groot probleem as wat daar tans in die wêreld is. En tog, sê Bahadur, is daar net 'n paar navorsingsgroepe in die wêreld wat na CO2-hidrate kyk as 'n potensiële koolstofbergingsopsie.
"Ons vang net ongeveer die helfte van 'n persent van die hoeveelheid koolstof op wat ons teen 2050 sal nodig hê," het Bahadur gesê. "Dit sê vir my dat daar genoeg ruimte is vir meer opsies in die emmer tegnologie om koolstof vas te vang en te berg."
Bahadur werk aan hidraatnavorsing sedert hy in 2013 by UT Austin aangekom het. Hierdie projek is deel van 'n navorsingsvennootskap tussen ExxonMobil en die Energie-instituut by UT Austin.
Die navorsers en ExxonMobil het 'n patentaansoek ingedien om hul ontdekking te kommersialiseer. Vervolgens beplan hulle om kwessies van doeltreffendheid aan te pak - die verhoging van die hoeveelheid CO2 wat tydens die reaksie in hidrate omgeskakel word - en om deurlopende produksie van hidrate te vestig.
Verwysing: "Magnesium-Promoted Rapid Nucleation of Carbon Dioxide Hydrates" deur Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya, Awan Bhati, Ashish Mhadeshwar, Pradeep Venkataraman, Timothy A. Barckholtz, Hugo Celio, Filippo Mangolini en Vaibhav Bahadur, 11 Augustus 2021, XNUMX Augustus ACS Volhoubare Chemie en Ingenieurswese.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03041
Die navorsing is befonds deur ExxonMobil en 'n toekenning van die National Science Foundation. Bahadur het die span gelei, wat ook Filippo Mangolini, 'n assistent-professor in die Walker-departement Meganiese Ingenieurswese, insluit. Ander spanlede sluit in: van die Walker Departement Meganiese Ingenieurswese Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya en Awan Bhati; van Texas Materials Institute by UT Austin Hugo Celio en navorsers van ExxonMobil.
