- A szén megkötése és eltemetése az egyik legígéretesebb módja az éghajlatváltozás ütemének tompításának
- A Texasi Egyetem és az ExxonMobil kutatói megtalálták a módját, hogy felgyorsítsák a hidrátoknak nevezett kristályszerkezetek kialakulását, amelyek több milliárd tonna szenet képesek évszázadokon át tárolni.
- A magnézium hozzáadása a reakcióhoz a hidrátképződés várakozási idejét 3,000-szeresére növelte – óráktól vagy akár napoktól néhány percig
Globális verseny folyik a légkörünkben lévő káros gázok mennyiségének csökkentéséért, hogy lassítsuk az éghajlatváltozás ütemét, és ennek egyik módja a szén-dioxid-leválasztás és -megkötés – a szén kiszívása a levegőből és eltemetése. Jelenleg azonban csak egy töredékét fogjuk fel annak a szénnek, amelyre szükség van ahhoz, hogy az éghajlatváltozásban bármiféle csorbát okozzunk.
Az austini Texasi Egyetem kutatói az ExxonMobillal együttműködve új felfedezést tettek, amely nagyban megváltoztathatja ezt. Megtalálták a módját a szén-dioxid alapú kristályszerkezetek kialakulásának túltöltésére, amelyek egy nap több milliárd tonna szenet tárolhatnak az óceán feneke alatt évszázadokon át, ha nem örökké.
„A szén-dioxid-leválasztást a bolygó biztosításának tartom” – mondta Vaibhav Bahadur (VB), a Cockrell School of Engineering School Walker Gépészmérnöki Tanszékének docense, és a kutatással foglalkozó új tanulmány vezető szerzője. ACS Fenntartható kémia és mérnöki tudomány. „Már nem elég szén-dioxid-semlegesnek lenni, szén-negatívnak kell lennünk ahhoz, hogy helyrehozzuk a környezetet az elmúlt évtizedekben okozott károkat.”
Ezek a hidrátoknak nevezett szerkezetek akkor jönnek létre, amikor a szén-dioxidot nagy nyomáson és alacsony hőmérsékleten vízzel keverik. A vízmolekulák újra orientálódnak, és ketrecként működnek, amelyek befogják a CO2 molekulákat.
De a folyamat nagyon lassan indul be – órákba vagy akár napokba is telhet, mire a reakció beindul. A kutatócsoport azt találta, hogy magnézium hozzáadásával a reakcióhoz a hidrátok 3,000-szer gyorsabban képződnek, mint a ma használatos leggyorsabb módszer, akár egy perc alatt is. Ez a valaha dokumentált leggyorsabb hidrátképződési ütem.
"A legkorszerűbb módszer ma az, hogy vegyi anyagokat használnak a reakció elősegítésére" - mondta Bahadur. "Működik, de lassabb, és ezek a vegyszerek drágák és nem környezetbarátak."
A hidrátok a reaktorokban keletkeznek. A gyakorlatban ezeket a reaktorokat az óceán fenekére lehetne telepíteni. A meglévő szén-dioxid-leválasztási technológia segítségével a CO2-t kivonják a levegőből, és a víz alatti reaktorokba szállítják, ahol a hidrátok növekednének. Ezeknek a hidrátoknak a stabilitása csökkenti a szivárgások veszélyét, amelyek más széntárolási módszereknél jelen vannak, mint például az elhagyott gázkutakba való gázként történő befecskendezése esetén.
A légkör szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésének kitalálása körülbelül akkora probléma, mint jelenleg a világon. Bahadur szerint mégis csak néhány kutatócsoport foglalkozik a CO2-hidrátokkal, mint potenciális széntárolási lehetőséggel.
„A 2050-re szükséges szénmennyiségnek csak körülbelül a felét fogjuk meg” – mondta Bahadur. „Ez azt mutatja, hogy bőven van lehetőség a szén megkötésére és tárolására szolgáló technológiákban több lehetőség számára.”
Bahadur a hidrátkutatáson dolgozik, mióta 2013-ban megérkezett az UT Austinba. Ez a projekt az ExxonMobil és az UT Austini Energiaintézete közötti kutatási partnerség része.
A kutatók és az ExxonMobil szabadalmi kérelmet nyújtottak be felfedezésük kereskedelmi forgalomba hozatalára. A következő lépésben a hatékonysággal kapcsolatos problémák megoldását tervezik – a reakció során hidráttá alakuló CO2 mennyiségének növelését és a folyamatos hidráttermelés megteremtését.
Hivatkozás: Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya, Awan Bhati, Ashish Mhadeshwar, Pradeep Venkataraman, Timothy A. Barckholtz, Hugo Celio, Filippo Mangolini és Vaibhav Bahadur11, „Magnézium által elősegített szén-dioxid-hidrátok gyors magképződése” ACS Fenntartható kémia és mérnöki tudomány.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03041
A kutatást az ExxonMobil és a National Science Foundation támogatása finanszírozta. Bahadur vezette a csapatot, amelynek tagja Filippo Mangolini, a Walker Gépészmérnöki Tanszék adjunktusa is. A csapat további tagjai: a Walker Gépészmérnöki Tanszékről Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya és Awan Bhati; az Austin Egyetem Texas Anyagtudományi Intézetétől, Hugo Celiotól és az ExxonMobil kutatóitól.
