Skorstensstapel:ett harts som utvecklats av ett team vid Swansea University kan hjälpa till att förbättra kolavskiljningsmaterial. Kredit:Veeterzy
Är lim svaret på klimatförändringar? Forskare vid Energy Safety Research Institute (ESRI) vid Swansea University har bevisat att det säkert kan hjälpa. De har utvecklat ett nytt material som kan fånga upp växthusgasen koldioxid (CO 2 ) där nyckelingrediensen är en vanlig epoxiharts som du förmodligen har hemma.
Kolavskiljande material är en avgörande del av en rad teknologier, tillsammans med lösningar för förnybar energi och energieffektivitet, som kan hjälpa till att minska mängden CO 2 vi släpper ut i atmosfären.
"Vi visar att små epoximolekyler som vanligtvis finns i lim kan hålla ihop större för att göra effektiva kolavskiljande material potentiellt användbara för att hantera klimatförändringar, " sa Dr. Enrico Andreoli, ledningen för forskningsstudien nu föremål för en uppsats publicerad i Materialkemi .
Dr Louise Hamdy, tidningens första författare, tillade "Vi har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att göra en effektiv CO 2 fånga material från en omfattande studerad CO 2 -reaktiv polyamin genom reaktion med ett industriellt massproducerat epoxiharts. Detta material visar mycket hög CO 2 upptag och skulle potentiellt kunna användas för att fånga upp CO 2 från industriella rökgasströmmar eller från luften, befria oss från några av de värsta effekterna av den globala uppvärmningen."
Nuvarande CO 2 infångningstekniker måste vara avsevärt avancerade. Stora utmaningar inkluderar materialkostnad, kapacitet, CO 2 -selektivitet, regeneration, robusthet och stabilitet mot vatten. Fast CO 2 infångningsmaterial bestående av polyaminer uppburna på aluminiumoxid eller kiseldioxid har dykt upp som lovande kolinfångningsmaterial. Dock, istället för att följa efter, forskarna vid ESRI tvärbundna polyaminen till ett fast ämne genom att använda epoxiharts - som bara utgör en tiondel av materialets massa - vilket maximerade CO 2 -reaktiv komponent och undvika användning av ett stöd. "Detta bekräftar giltigheten av min ursprungliga idé att använda tvärbindning som ett alternativ till skrymmande stöd, sa Andreoli.
Det tvärbundna materialet modifierat med en hydrofob tillsats fångade nästan 20 % av sin vikt i ren CO 2 vid 90 ° C. Detta fynd bekräftade en tidigare hypotes att införandet av hydrofoba grupper kan störa materialets inre struktur för att främja CO 2 upptag av polyaminen. Tillsatsen ökade inte bara mängden fångat CO 2 men gjorde det vid en lägre temperatur. Hamdy kommenterade, "Detta fynd är viktigt eftersom det visar att genom införandet av tillsatser, vi kan finjustera dessa material för optimal prestanda vid specifika arbetstemperaturer."
Experiment visade att det funktionaliserade provet var mycket selektivt för CO 2 över kväve (N2), visar försumbart upptag av N2. Selektivitet undersöktes ytterligare genom att testa materialets prestanda under rökgasliknande förhållanden. Detta visade att provet kunde fånga upp 9,5 % av sin vikt i CO 2 under utspädd CO 2 ström av 10% CO 2 /90% N2 vid 90 ° C på bara 15 minuter. När materialet utsätts för upprepade fångstcykler, öka temperaturen till 155 °C under ren CO 2 i 5 minuter för att regenerera, materialet visade ingen kapacitetsförlust under 29 cykler, bevis på materialets robusthet.
Det funktionaliserade materialet presterade också exceptionellt bra under fuktiga förhållanden - ofta en stor utmaning för många CO 2 sorberande fasta ämnen. Vid 25 ° C, i ren CO 2 , det förhydratiserade materialet kunde fånga imponerande 23,5 %. Detta öppnar för möjligheten att detta material utvecklas för avskiljning av CO 2 direkt från luften.
"Denna forskning definierar en ny och lovande riktning för ekonomiska och effektiva kolavskiljningsmaterial. Vårt institut har ett starkt fokus på att utveckla och distribuera ny teknik inom området kolavskiljning, utnyttjande, och förvaring. Det här dokumentet är ett bevis på nivån på vår expertis, sa professor Andrew Barron, grundare och chef för ESRI.
