I en gemensam forskningsstudie från Sverige, forskare från Chalmers tekniska högskola och Stockholms universitet har utvecklat ett nytt material för att fånga upp koldioxid. Det nya materialet erbjuder många fördelar – det är hållbart, har en hög fångsthastighet, och har låga driftskostnader. Forskningen har publicerats i tidskriften ACS tillämpade material och gränssnitt .

CarboN capture and storage (CCS) är en teknik som väcker mycket uppmärksamhet och debatt. Stora satsningar och initiativ pågår från såväl politiker som industri för att fånga upp koldioxidutsläpp och tackla klimatförändringarna. Än så länge, de inblandade materialen och processerna har förknippats med betydande negativa bieffekter och höga kostnader. Men nu, ny forskning från Chalmers tekniska högskola och Stockholms universitet i Sverige har visat på möjligheten till en hållbar, lågkostnadsalternativ med utmärkt, selektiva koldioxidfångande egenskaper.

Det nya materialet är ett biobaserat hybridskum infunderat med en hög mängd CO ₂ -adsorberar zeoliter, " mikroporösa aluminiumsilikater. Detta material har visat sig ha mycket lovande egenskaper. De porösa, materialets öppna struktur ger det en stor förmåga att adsorbera koldioxiden.

"I det nya materialet, vi tog zeoliter, som har utmärkta möjligheter att fånga upp koldioxid, och kombinerade dem med gelatin och cellulosa, som har starka mekaniska egenskaper. Tillsammans, detta gör en hållbar, lättvikt, stabilt material med hög återanvändbarhet. Vår forskning har visat att cellulosan inte stör zeoliternas förmåga att adsorbera koldioxid. Cellulosan och zeoliterna skapar därför tillsammans en miljövänlig, prisvärt material, " säger Walter Rosas Arbelaez, Ph.D. student vid Chalmers institution för kemi och kemiteknik och en av forskarna bakom studien.

Forskarnas arbete har gett viktig kunskap och visar vägen för vidareutveckling av hållbar kolavskiljningsteknik. För närvarande, den ledande CCS-teknologin använder "aminer, " suspenderad i en lösning. Denna metod har flera problem - aminer är i sig miljöovänliga, större och tyngre volymer krävs, och lösningen orsakar korrosion i rör och tankar. Dessutom, det krävs mycket energi för att separera den infångade koldioxiden från aminlösningen för återanvändning. Det material som nu presenteras undviker alla dessa problem. I framtida ansökningar, filter av olika slag skulle lätt kunna tillverkas.

"Denna forskning stämmer väl överens med den pågående utvecklingen inom CCS och CCU (Carbon Capture and Utilisation) teknologi, som ett hållbart alternativ med stor potential. Förutom att biobaserade material är mer miljövänliga, materialet är ett fast ämne — när koldioxiden väl har fångats, det är därför lättare och mer effektivt att separera det än från de flytande aminlösningarna, säger professor Anders Palmqvist, forskningsledare för studien på Chalmers.

Zeoliter har föreslagits för kolavskiljning under lång tid, men hittills, hindret har varit det vanliga, större zeolitpartiklar är svåra att arbeta med när de bearbetas och implementeras i olika applikationer. Detta har hindrat dem från att användas optimalt. Men hur zeolitpartiklarna har framställts den här gången - som mindre partiklar i en suspension - betyder att de lätt kan införlivas i och stödjas av det mycket porösa cellulosaskummet. Att övervinna detta hinder har varit ett viktigt genombrott för den aktuella studien.

"Det som förvånade oss mest var att det var möjligt att fylla skummet med en så hög andel zeoliter. När vi nådde 90 viktprocent, vi insåg att vi hade uppnått något exceptionellt. Vi ser våra resultat som en mycket intressant pusselbit i sökandet efter en lösning på den komplexa utmaningen att kunna minska mängden koldioxid i jordens atmosfär tillräckligt snabbt för att klara klimatmålen, säger Walter Rosas Arbelaez.