화석 연료 배출에서 이산화탄소를 포집하기 위해 새로운 탄소 포집 방법이 고안되었습니다.
온실 가스 배출은 기후 변화의 가장 큰 원인입니다. 중요한 온실 가스의 배출은 대규모 산업화와 인간 활동의 결과입니다. 이러한 온실 가스 배출량의 대부분은 이산화탄소 (CO2) 화석 연료 연소로 인해 발생합니다. 산업화가 시작된 이후 대기 중 CO2 총 농도는 40% 이상 증가했습니다. 온실가스 배출의 꾸준한 증가는 지구를 온난화시키고 있습니다. 행성 '라고 불리는 것에서지구 온난화컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 배출은 강우 패턴, 폭풍 심각도, 해수면 등의 변화로 인한 '기후 변화'를 나타내는 시간이 지남에 따라 지구 평균 표면 온도의 증가에 책임이 있음이 나타났습니다. 따라서 '덫을 놓거나 포획하는 적절한 방법을 개발합니다. '배출로 인한 이산화탄소는 기후 변화에 대처하는 데 중요한 측면입니다. 탄소 포집 기술은 수십 년 동안 존재해 왔지만 최근 환경 문제로 인해 더욱 주목을 받고 있습니다.
새로운 탄소 포집 방법론
표준 절차 탄소 포집에는 가스 혼합물에서 CO2를 포집하고 분리한 다음 이를 저장소로 운반하고 일반적으로 지하 대기에서 멀리 떨어진 곳에 저장하는 작업이 포함됩니다. 이 프로세스는 에너지 집약적이며 여러 기술적 문제, 위험 및 제한 사항(예: 저장 현장에서의 높은 누출 가능성)을 수반합니다. 에 발표된 새로운 연구 화학 탄소 포집에 대한 유망한 대안을 설명합니다. 미국 에너지부(Department of Energy USA)의 과학자들은 석탄 연소 발전소에서 CO2를 제거하는 독특한 방법을 개발했으며 이 프로세스는 현재 업계에 배치된 벤치마크와 비교할 때 24% 적은 에너지를 필요로 합니다.
연구진은 자연적으로 발생하는 현상에 대해 연구했습니다. 유기적인 이전 연구에서 볼 수 있듯이 음전하를 띤 음이온에 결합하는 능력을 가진 비스-이미노구아니딘(BIG)이라는 화합물. 그들은 BIG의 이러한 특별한 특성이 중탄산염 음이온에도 적용 가능해야 한다고 생각했습니다. 따라서 BIG는 흡착제(다른 분자를 모으는 물질)처럼 작용하여 CO2를 고체 석회암(탄산칼슘)으로 전환할 수 있습니다. 소다 라임은 스쿠버 다이버, 잠수함 및 기타 폐쇄 호흡 환경에서 호기 공기를 필터링하고 위험한 CO2 축적을 방지하기 위해 사용되는 칼슘과 수산화 나트륨의 혼합물입니다. 그런 다음 공기를 여러 번 재활용할 수 있습니다. 예를 들어, 스쿠버 다이버를 위한 재호흡기는 그들이 머물 수 있게 해줍니다. 수중 그렇지 않으면 불가능합니다.
더 적은 에너지를 필요로 하는 독특한 방법
이러한 이해를 바탕으로 그들은 BIG 수용액을 사용하는 CO2 분리 사이클을 개발했습니다. 이 특정 탄소 포집 방법에서는 용액에 연도 가스를 통과시켜 CO2 분자를 BIG 흡착제에 결합시켰고, 이 결합으로 인해 COXNUMX 분자가 고체 유형의 흡착제로 결정화되었습니다. 유기적인 석회암. 이 고체를 섭씨 120도까지 가열하면 결합된 CO2가 방출되어 저장될 수 있습니다. 이 공정은 기존 탄소 포집 방식에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 진행되기 때문에 공정에 필요한 에너지가 절감된다. 그리고 고체 흡착제는 다시 용해될 수 있습니다. 물 재사용을 위해 재활용됩니다.
현재의 탄소 포집 기술은 저장 문제, 높은 에너지 비용 등과 같은 많은 지속적인 문제를 가지고 있습니다. 주요 문제는 시간이 지남에 따라 증발하거나 분해되는 액체 흡착제의 사용이며 또한 이를 가열하는 데 총 에너지의 최소 60%가 필요합니다. 높은. 현재 연구에서 고체 흡착제는 약 2% 더 적은 에너지를 필요로 하는 결정화된 고체 중탄산염 염에서 CO24가 포착되기 때문에 에너지 제한을 극복했습니다. 10 연속 사이클 후에도 흡착제 손실이 없었습니다. 에너지에 대한 이러한 낮은 요구는 탄소 포집 비용을 낮출 수 있으며 수십억 톤의 CO2를 고려할 때 이 방법은 적절한 포집을 통해 온실 가스 배출을 무효화함으로써 매우 영향을 미칠 수 있습니다.
본 연구의 한 가지 한계는 BIG 흡착제의 제한된 용해도로 인해 상대적으로 낮은 CO2 용량과 흡수율입니다. 물. 연구자들은 이러한 한계를 해결하기 위해 아미노산과 같은 전통적인 용매를 이러한 BIG 흡착제에 결합하는 방법을 모색하고 있습니다. 현재 실험은 배기가스에서 99%의 CO2를 제거하는 소규모 규모로 수행되었습니다. 매일 최소 2톤의 CO2를 포집하고 다양한 유형의 배출물을 포집할 수 있도록 규모를 확장할 수 있도록 프로세스를 더욱 최적화해야 합니다. 이 방법은 배출 오염을 처리하는 데 강력해야 합니다. 탄소 포집 기술의 궁극적인 목표는 저렴하고 에너지 효율적인 방법을 사용하여 대기에서 COXNUMX를 직접 포집하는 것입니다.
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출처
Williams N et al. 2019. 결정질 수소 결합 중탄산염 이량체를 통한 CO2 포집. 화학.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
