Ett internationellt team som leds av en kemiforskare vid Oregon State University har avslöjat ett bättre sätt att skrubba koldioxid från rökutsläpp, vilket kan vara en nyckel för att mildra de globala klimatförändringarna.

Publicerad idag i Natur , fynden är viktiga eftersom atmosfärisk CO ₂ har ökat med 40 procent sedan gryningen av industriåldern, bidrar starkt till en värmande planet.

Kyriakos Stylianou från OSU College of Science och kollegor från École Polytechnique fédérale de Lausanne, Heriot-Watt University i Skottland, universitetet i Ottawa, och universitetet i Granada i Spanien använde datamining som en språngbräda för att dyka in i en viktig utmaning:att hantera vattendelen av rökgaser som kraftigt försvårar avlägsnandet av koldioxid ₂ .

Datavinningen involverade hundratusentals nanomaterial som kallas metalliska organiska ramverk, brukar förkortas till MOF. MOF har potential att fånga upp, genom adsorption, CO ₂ molekyler när rökgaserna tar sig ut ur rökstacken.

Rökgaser kan torkas, men det lägger betydande kostnader till CO ₂ fångstprocess.

"Det finns ett oräkneligt antal strukturellt och kemiskt distinkta MOF, men utmaningen för de flesta är att de inte fungerar bra när de testas med realistiska rökgaser, "Sade Stylianou." Vattnet i rökgaser konkurrerar med CO ₂ för samma adsorptionssajter, vilket innebär att MOF inte skrubbar selektivt som vi vill att de ska göra. "

Siktar igenom mer än 325, 000 MOF i ett digitalt bibliotek, forskare identifierade olika typer av CO ₂ bindningsställen, som de kallade "adsorbaforer, "som skulle behålla deras selektivitet i närvaro av vatten.

Sedan i labbet, Stylianous doktorand, Arunraj Chidambaram, gjorde två av MOF:erna som innehöll en hydrofob-vattenavvisande-adsorbafor bestående av två aromatiska kärnor och testade dem. Forskarna fann att separationsprestandan för MOF:erna inte bara påverkades av vatten, de överträffade också en del av CO ₂ avlägsnande material som för närvarande finns på marknaden, t.ex. aktivt kol och zeolit ​​13X.

"Vi gick från design till syntes och applikation, "Stylianou sa." Vi använde beräkningar för att upptäcka aktiva webbplatser för CO ₂ fånga. MOFs fungerade optimalt för våt rökgas CO ₂ fånga eftersom dessa MOF har två olika platser i sina strukturer; en för vatten och en för CO ₂ , och därför, CO ₂ och vattenmolekyler konkurrerar inte med varandra. "

Vidare forskning, han lade till, kommer att titta på skalning:Hur man gör och testar MOF på den typ av omfattning som krävs av den stora utmaningen industriell CO ₂ utsläpp representerar.

Enligt National Atmospheric and Oceanic Administration, den globala genomsnittliga atmosfäriska koldioxidkoncentrationen 2018 var 407,4 delar per miljon, högre än någon gång i minst 800, 000 år.

Fossila bränslen som kol och olja innehåller kol som växter drog ut ur atmosfären genom fotosyntes under miljontals år. Samma kol återförs nu till atmosfären på hundratals år eftersom fossila bränslen bränns för energi, inklusive från fabriker och andra storskaliga industrianläggningar.

Den årliga ökningen av atmosfärisk CO ₂ under de senaste sex decennierna är ungefär 100 gånger snabbare än ökningar till följd av naturliga orsaker, som de som hände efter den senaste istiden mer än 10, För 000 år sedan, enligt NOAA.

Till skillnad från syre eller kväve, som står för det mesta av atmosfären, växthusgaser absorberar värme och släpper ut den gradvis över tiden. Frånvarande dessa växthusgaser, planetens genomsnittliga årliga temperatur skulle vara under fryspunkten snarare än runt 60 grader Fahrenheit, men för höga halter av växthusgaser gör att jordens energibudget blir obalanserad.