Ескалиращата глобална климатична криза дава тласък на изследванията на технологиите за улавяне и съхранение на въглерод (CCS).
Циментовата промишленост е основен източник на глобални емисии на въглероден диоксид. Сега учените превръщат този излишен въглероден диоксид в устойчиво решение.
Екип от Северозападния университет открива начин за създаване на строителни материали с отрицателно съдържание на въглерод, използвайки морска вода, електричество и CO2.
Те въвеждат нов метод за улавяне на CO2 и превръщането му в строителни материали (бетон, цимент и др.). Този процес трайно съхранява CO2 и също така произвежда чист водороден газ.
Техника, вдъхновена от природата
Изследването е вдъхновено от природата, като имитира начина, по който коралите и мекотелите създават своите черупки. Процесът замества биологичната енергия, използвана от организмите, с електрическа енергия за задвижване на химични реакции в морската вода.
Изследователите използват електричество, за да разделят морската вода, създавайки водородни и хидроксидни йони. След това въвеждат CO2 в морската вода. Това предизвиква химическа реакция, при която хидроксидните и бикарбонатните йони се комбинират с естествено срещащите се в морската вода калций и магнезий. Това води до образуването на твърди минерали като калциев карбонат и магнезиев хидроксид.
Тези минерали ефективно улавят и съхраняват CO2, което прави получения материал въглеродно отрицателен.
Изследователите могат да контролират текстурата и плътността на получените минерални материали (от люспести и порести до плътни и твърди) чрез промяна на експерименталните условия.
„Показахме, че когато генерираме тези материали, можем напълно да контролираме техните свойства, като химичен състав, размер, форма и порьозност. Това ни дава известна гъвкавост за разработване на материали, подходящи за различни приложения“, казва Алесандро Рота Лория, който е ръководител на изследването.
Замяна на пясъка в бетона
Тези материали се състоят от калциев карбонат и/или магнезиев хидроксид.
Интересно е, че новосъздадените минерални материали могат да заменят пясъка и чакъла в бетона. Освен това тези материали могат да служат за основа на цимент, мазилка и боя.
„Циментът, бетонът, боите и мазилките обичайно се състоят от или се получават от минерали на основата на калций и магнезий, които често се добиват от инертни материали – това, което наричаме пясък. Понастоящем пясъкът се добива от планини, речни корита, брегове и океанско дъно“, добавя Лория.
„В сътрудничество с Cemex разработихме алтернативен подход за добив на пясък – не чрез копаене в земята, а чрез използване на електричество и CO2 за отглеждане на материали, подобни на пясъка, в морска вода.“
Още по-забележително е, че тези материали могат да съхраняват повече от половината от теглото си в CO2. Капацитетът на съхранение зависи от минералния им състав – смес от 50/50 калциев карбонат и магнезиев хидроксид позволява да се съхранява над половината от теглото им в CO2.
В природата калциевият карбонат образува варовик – скала, която съхранява огромни количества въглерод в геоложки мащаби. Следователно този процес предлага начин да се имитира природното решение за дългосрочно съхранение на въглерод.
Освен това процесът произвежда водороден газ – чисто гориво, подходящо за транспорт и други приложения.
„Бихме могли да създадем кръговрат, при който да поглъщаме CO2 още при източника“, казва Рота Лория в съобщението за пресата.
Авторът заключава: „А ако бетоновите и циментовите заводи са разположени на брега, бихме могли да използваме океана в непосредствена близост до тях за захранване на специални реактори, в които CO2 се превръща чрез чиста електроенергия в материали, които могат да се използват за безброй приложения в строителната индустрия. Тогава тези материали наистина ще се превърнат във въглеродни поглътители.“
Констатациите са публикувани в списанието Advanced Sustainable Systems.
Източник: InterestingEngineering
