09.08.2022 г.
Ученые демонстрируют дешевый и простой материал для улавливания углерода

Химики Калифорнийского университета в Беркли говорят, что они создали простой и очень недорогой способ улавливания углекислого газа с помощью полимера под названием меламин, который намного дешевле, чем металлоорганические каркасы. Он может улавливать выбросы углерода из дымовых или выхлопных труб.

Большинство выбросов углекислого газа приходится на сжигание ископаемого топлива, и хотя стремление к нулевым выбросам к 2050 году в первую очередь сосредоточено на замене использования ископаемого топлива более чистыми решениями, улавливание углерода, безусловно, будет играть важную роль.

Металлоорганические каркасы (MOF) продемонстрировали значительные перспективы в этой области. Сложные формы этих кристаллических структур обеспечивают наибольшую площадь поверхности среди всех известных материалов, и молекулы CO2 захватываются этими структурами, когда проходят через них.

Исследователи Калифорнийского университета в Беркли создали первый MOF для улавливания углерода еще в 2015 году и с тех пор усовершенствовали его до более высокого уровня эффективности, но для того, чтобы технология улавливания углерода получила широкое распространение, она должна быть сверхпростой и чрезвычайно дешевой.

«Мы хотели подумать о материале для улавливания углерода, полученном из действительно дешевых и легкодоступных источников», — сказал профессор Джеффри Реймер, один из авторов новой исследовательской работы. «Итак, мы решили начать с меламина».

Порошок меламина стоит очень дешево. Это очень распространенный материал и ключевой компонент в таких вещах, как термореактивные пластмассы, ламинаты, белые доски и кухонные столешницы, которые можно протирать. Исследовательская группа объединила его с формальдегидом и циануровой кислотой и использовала метод конденсационной полимеризации в течение 3-7 дней, за которым последовала ультразвуковая ванна и процесс очистки для создания стабилизированных нанопористых сетей меламина.

Эти сети, по словам команды ученых, продемонстрировали высокую адсорбционную способность 1,82 миллимоля CO2 на грамм при атмосферном давлении.

Они быстро адсорбировали углерод — в течение нескольких минут — и продемонстрировали «исключительную стабильность при циклировании и низкую энергию регенерации. Новый материал улавливает CO2 при температуре около 40 °C и выделяет его при 80 °C.

По сути, исследователи утверждают, что этот первый запуск меланиновых нанопористых сетей выполняет работу по улавливанию углерода примерно так же, как первые MOF, разработанные для этой работы семь лет назад, — с большим потенциалом для улучшения и при гораздо более низкой цене.

Остается проблема, заключающаяся в том, что производство меланина само по себе в настоящее время является процессом с выделением CO2, но исследователи считают, что этот новый материал может иметь широкое применение для улавливания выбросов.

«Наша работа создает общий метод индустриализации для устойчивого улавливания CO2 с использованием пористых сетей», — сказал Хайян Мао, научный сотрудник UCB и ведущий автор статьи.

«Мы надеемся, что в будущем сможем разработать приспособление для улавливания выхлопных газов автомобилей, или, может быть, приспособление на здание или даже покрытие на поверхности мебели».

«Все практические аспекты этого материала для улавливания CO2 в лабораторных масштабах были соблюдены, и он просто невероятно дешев и прост в изготовлении».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Автор: Роман Григорьев