Tekstilni filtar hvata CO2 iz ispušnih plinova i zraka
Novi dizajn filtra mogao bi pomoći u uklanjanju ugljikovog dioksida iz ispušnih plinova i zraka
Istraživači sa Sveučilišta North Carolina State (NCSU) otkrili su da mogu filtrirati ugljikov dioksid iz zraka i ispušnih plinova korištenjem novog filtra izrađenog od kombinacije pamučne tkanine i enzima ugljikova anhidraza koji katalizira pretvorbu ugljikovog dioksida i vode u ugljikovu kiselinu i obratno.
Prema istraživačima sa Sveučilišta North Carolina State (NCSU), novi tekstilni filtar vrlo brzo uklanja ugljikov dioksid iz zraka i ispušnih plinova. Nalazi početnih laboratorijskih ispitivanja predstavljaju velik napredak u razvoju nove tehnologije hvatanja CO2 koja bi mogla smanjiti emisije ugljikovog dioksida iz elektrana na biomasu, ugljen ili prirodni plin. Istraživanje je objavljeno 1. lipnja u časopisu ACS Sustainable Chemistry & Engineering, a autori tvrde kako njihov dizajn u usporedbi s drugim predloženim rješenjima znatno olakšava hvatanje CO2.
„Ovom tehnologijom želimo zaustaviti emisije ugljikovog dioksida na izvoru, a elektrane su trenutno njihovi najveći emiteri“, kaže glavni autor studije Jialong Shen s NCSU-a. „Smatramo da je glavna prednost naše metode u usporedbi sa sličnim ciljanim istraživanjima to što se naša metoda može lako proširiti korištenjem tradicionalnih pogona za proizvodnju tekstila.”
Glavni dio njihovog tekstilnog filtra je prirodni enzim ugljikova anhidraza, koji može ubrzati reakciju kojom će se ugljikov dioksid i voda pretvoriti u bikarbonat. „Enzim smo koristili u našem procesu kako bismo ubrzali unos ugljikovog dioksida u vodenoj otopini“, objašnjava Shen.
Izrađujući tekstilni filtar, istraživači su enzim pričvrstili na dvoslojnu pamučnu tkaninu potapanjem tkanine u otopinu koja sadrži materijal nazvan hitozan, koji djeluje poput ljepila. Hitozan fizički zarobljava enzim, zbog čega se lijepi za tkaninu. Istraživači su potom proveli niz eksperimenata kako bi vidjeli koliko dobro njihov tekstilni filtar može izdvojiti ugljikov dioksid iz mješavine ugljikovog dioksida i dušika, simulirajući razine koje emitiraju elektrane.
Tkaninu su smotali u spiralu tako da se može ugurati u cijev kroz koju su pustili plin, zajedno s otopinom na bazi vode. Ugljikov dioksid se potom pretvorio u bikarbonat te kapao niz filtar i cijev. Puštanjem zraka kroz filtar brzinom od četiri litre u minuti, s jednoslojnim su filtrom mogli izdvojiti 52,3 % ugljikovog dioksida, odnosno 81,7 % s dvoslojnim filtrom. Iako su otkrića obećavajuća, filtar se treba testirati u odnosu na veće brzine protoka zraka, primjerice više od 10 milijuna litara ispušnih plinova u minuti, koje se koriste u komercijalnim elektranama. Također, filtar se svakako treba usporediti s drugim raspoloživim tehnologijama.
„Naše istraživanje je još uvijek traje, ali ostvarili smo doista dobre početne rezultate“, kaže koautorica Sonja Salmon, izvanredna profesorica tekstilnog inženjerstva i kemije na NCSU-u.
Osim što su pomoću filtra testirali stope hvatanja CO2, također su ispitivali njegovu učinkovitost nakon pet ciklusa pranja, sušenja i skladištenja te su otkrili kako može održati visoku razinu performansi.
„Enzim se jako dugo može održavati na nižoj temperaturi i bit će izdržljiv“, objašnjava Shen. „Tkanina mu pruža fizičku potporu i strukturu, istovremeno pružajući veliku površinu za reakciju s ugljikovim dioksidom.“
Hvatanje ugljikovog dioksida je samo jedan dio procesa jer istraživači također rade na problemu kako reciklirati tekućinu nakon što izađe iz filtra, kao i na procesu pretvaranja bikarbonata u ugljikov dioksid kako bi se mogao pohraniti i zbrinuti ili koristiti u druge komercijalne svrhe. „Želimo regenerirati vodenu otopinu koju koristimo s filtrom kako bismo je mogli višekratno koristiti, a to zahtijeva više truda i vremena“, kaže Salmon.
Istraživači tvrde kako su nam potrebne nove tehnologije za hvatanje ugljika koje bi zahtijevale manje energije od postojećih komercijaliziranih tehnologija, od kojih se neke koriste samo za filtriranje ugljikovog dioksida i njegovo ispuštanje natrag u atmosferu. Nadaju se da bi njihov sustav za hvatanje ugljika mogao pomoći u smanjenju troškova te potaknuti široku primjenu.
„Postoji mnogo različitih načina za hvatanje ugljikovog dioksida“, navodi Shen. „Trenutni standard u komercijalnom okruženju koristi reakciju koja je brza, robusna i koja tako dobro veže ugljikov dioksid da ga ne možete lako izdvojiti. Pritom se koriste vrlo visoke temperature, što zahtijeva veliku potrošnju energije i znatno poskupljuje cijeli proces.“
S.F. / Ekovjesnik