Karbon yakalama, iklim değişikliğine karşı mücadelede en kritik teknolojilerden biri olarak ortaya çıktı ve son zamanlarda sağlam büyüye maruz kalan malzemeler, yakıt üretimi, çelik üretimi ve hatta doğrudan hava yakalama gibi hızla ilerliyor. Karbon dioksiti yakalamak için daha düşük enerji cezaları, daha büyük bir kararlılık daha uzak bir hedef haline gelmek için daha düşük maliyetlidir - bu gelişmeler enerji üretiminde karbon yakalamanın dağıtımını hızlandırıyor, çimento üretimi, çelik üretimi ve hatta doğrudan hava yakalama yeteneği.

Küresel hava kirliliğine karşı küresel baskı, CO2'yi her iki noktadan (örneğin, hava kirliliği, mekanik dayanıklılık ve daha düşük korelasyona kıyasla önemli bir rol oynarlar çünkü her kategorideki en son atılımları, iklim eylemi için en büyük engeller ve en düşük noktaları inceler.

Katı büyücülerin anlaşılması

Katı büyücüler fiziksel veya kimyasal olarak reklamlarorb CO2 moleküllerinin yüzeylerine veya onların gözeneklerine üzerindeki avantajlarına sahip olmalarıdır.Sorpsiyon işlemi ya fizorasyon reaksiyonlarına (bizak van der Waals kuvvetlerine) veya koremisiyonel-bedi olmayan yapılandırmalara dayanır.

Bugün sağlam büyücülerin en belirgin sınıfları metal-organik çerçeveler (MOFs), zeolitler, amine-fonksiyonel ve polimerler ve ortaya çıkan göz ardı edilebilir organik polimerler (POPs) ve karbon bazlı malzemeler. Her sınıf kapasite, seçim, istikrar ve maliyet arasında ayrı ticaret-offlar sunuyor.

Metal-Organic Frameworks (MOFs)

MOF'ler, organik ligands tarafından bağlantılı metal iyonlardan veya kümelerden oluşan kristal göz ardı edilebilir malzemelerdir. Düşük kısmi basınçlarda yüksek CO2 artışları, grip gaz koşullarını olağanüstü tercih eden adaylara izin verir. Ancak, erken MOF'ler, karbon yakalama, MOF'lerin CO2'yi veya sudaki su azaltımı gibi yüksek CO2'leri ortaya çıkarabilirler.

Zeolitler

Zeolitler doğal olarak azot ve metan üzerinde yüksek oranda tercih edilen mineraller meydana gelir, ancak performansları keskin bir şekilde nemli akışlarda azalır, ekstra çalışma koşullarında (örneğin CO2 yakalama, zeolitler gibi) CO2 artışları ile yapılır.

Amine-Functionalized büyücüler

Amine-faşlı sağlam büyücüler, amine gruplarının kimyasal özelliklerini birleştirir (bu kimyasal olarak CO2 ile arababamates) yüksek yüzey alanı ve mekanik bir bütünlük yöntemi ile, Common desteği dahil, mesoffer silik (SBA-15, MCM-41), polimer beads ve nanobrillated cellulose.

Solid Sorbent Materials'ta Son zamanlardaki Dağcılıklar

Son beş yıl tüm büyücü sınıflarda inovasyonun bir ivmesine tanık oldu. Birkaç atılım pilot santrallerden ticari ölçekli dağıtıma kadar karbon yakalama potansiyeline karşı durdu.

1. Bölüm: High-Capacity, Water-Stable MOFs

En etkili gelişmelerden biri, 100 nem döngüsünden sonra yüksek CO2 uptake'yi korumak için MOF-808'nin bir CO2 ad dengesizliği gösterdi. Manchester Üniversitesi'nde bir ekip her zaman önemli miktarda 1 mmol /g'yi gerçekçi grip gaz koşulları altında gösterdi (% 30,7 CO2, 75 oranındaki fark edilebilir bir nem).

2: Tam Regenerable Aminosilica büyücüler

Aminosilica kompozitler uzun zamandır yüksek amine verimliliğini sağlamak için kullanılıyordu, ancak buhar yenileme sırasında urea formasyonundan muzdaripti, 1000 adorluluktan sonra 2023 yılında, Notre Dame Üniversitesi'nde araştırmacılar 10 yıllık bitki yaşamlarına uygun hale getiren bir istikrar kilometreliğine sahip oldu. Yenileme enerjisi, CO2'nin başına yaklaşık 1.8 GJ'dir, ancak 1000 $ 'dan fazla para birimine karşılaştırılabilir durumdaydı.

# 3: Karma-Matrix Membranları büyücülerle

Sadece bir büyücünün entegrasyonu, seçici bir polimerde katı büyücülerin entegrasyonu, gaz karışımlarından (MMMs) oluşan 2024 çalışma:0 Haberleşme İletişim[FLT 1:0) bir MMM veya zeolit nanopartiküller tarafından, bu daimsiz CO2 permeability of the security of 40-66-NH2 ile elde edilen bir CO2 permeability of the hybrid-66-66-NH2 ile elde edilen bir MMM tarafından yapılan bir testte, 40-64-NH2 olarak tespit edilmiştir.

#4: Porous Organik Polimerler (POPs) DAC için

Porous organik polimerler, 1300 m2/g ve düşük basınçta (0.4 mbar) CO2 hidroksit veya guanisüller gibi güçlü bir CO2 mbar ile işlevselleştirilmiş olan çok yönlü bir polimerdir. Önemli bir örnek, son zamanlarda Liverpool Üniversitesi'nde bulunan PP-NT-2, oksijen ve nezzitli bir CO2 kapasitesi ile 90,8 mmol / ısı yakalama kapasitesi ile ilgili olarak, POP'lar oksijen ve ne kadar stabilizatörlerin varlığıyla doğal olarak stabildir.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Etkileyici laboratuvar ilerlemelerine rağmen, birçok engel sağlam büyücülerin endüstriyel karbon yakalamada ubiquitous hale gelmeden kalır. En acil zorluklar maliyet azaltımı, gerçek dünya koşullarında uzun vadeli stabilite, sentez ölçeklenebilirliği ve ısı kurtarma sistemleri ile etkili entegrasyon içerir.

Maliyet ve Scalability

Birçok yüksek performanslı büyücü -özellikle MOF ve kompleks POP'lar - pahalı öncüleri veya çok adım tepkilerini kullanarak sentezlenebilir. Current MOF fiyatları, 50 ila 200 $ arasında, ticari zeolitler yaklaşık 2 $ - 5 $ kilogramlık bir yakalama (IEFL) için maliyetle azaltılabilir.[Uluslararası karbonat maliyetinin altında 10 $ - 2030'da düşük maliyetli trenler ile üretim maliyetlerini azaltılabilir.

Cyclic Stability ve Degradation

En iyi büyücüler tekrarlanan adsorbaplar üzerinde kapasite kaybediyorlar - jenerasyon döngüleri.Degradasyon, MOF'lerde metal-ligan tahvillerden dolayı, madencilerin oxidasyonları veya yüksek sıcaklık buharlı kolonizasyonlar altında çöküyor. Enerji'nin Ulusal Karbon Yakalama Merkezi - Gerçek hava kirliliği altındaki 10.000+ döngüye kadar uzatılmalıdır (SOx, NOx, katılımcı madde).

Heat Integration and Rejenerasyon Enerji

Yenilenme için gerekli olan termal enerji büyük bir maliyet sürücüsü olmaya devam ediyor. Katı büyücüler 100'e ısıtıldı – 150 °C buhar veya sıcak suya ihtiyaç duyuyor; bu ısının kaynağı bitkinin kendisi (gösterme gücü çıktısı veya özel yenilenebilir yenilenme stratejileri, sıcaklık-vacuum hız veya mikrodalga destekli desiyon gibi), enerji talebini% 40'a kadar azaltabiliyor.

Moisture ve Impurity Hoşgörü

Gerçek grip gazı su buharı, oksijen, sulfurtoksi, azot oksitleri içeriyor ve bunu sadece birkaç parçalı gaz kullanarak, daha fazla metal düğümleri kullanarak (örneğin, zirconium, hafnium) veya pre-reating the gas with more-dilli CO2 kaplamalar yaratarak ele alıyor.

Gelişmiş Katı büyücülerin Potansiyel Etkisi

Gelişmiş sağlam büyücünün kurulumu, karbon yakalama ekonomisini temel olarak yeniden şekillendirebilirdi. Yaklaşık 1 - 2 GJ'yi CO2'nin (birey için) 0J'in altında, katı büyücüler, düşük kaliteli bir elektrikle çalışan sağlam büyücüler, 40 $ 'ın altında bir tonna CO2'yi, mevcut 50 $ 'ın altından aşağıya kıyasla - 70'i doğrudan hava yakalama için.

Maliyetin ötesinde, sağlam büyücüler, mevcut tesislere geri dönebilecek modüler ve ölçeklenebilir yakalama sistemleri etkinleştirirler. Çünkü yakın zamanda CO-ambient sıcaklığında çalışırlar ve korrosive aerosoller üretemezler, Climeworks gibi şirketler, Global termostat ve Karbon Mühendisliği, bu arada, enerji sektöründeki% 10 oranında daha iyi bir şekilde azaltılabilir.

İklim etkileri çok büyük. Katı büyü teknolojisi tam potansiyeline ulaşırsa, CCUS kapasitesindeki büyümenin önümüzdeki on yıl boyunca 20.000'e kadar hızlanması gerektiğini tahmin edebilir ve sağlam büyücüler sadece malzemeler inovasyonu gerektirmezler, aynı zamanda destekleyici politikalar, karbon fiyatlarını ve büyük ölçekli gösteri projelerini gerektirir.

Politika ve Yatırımın İhtiyaçları

Katı büyücülerin vaadi, devam eden kamu ve özel yatırım gerektirecektir. Hükümetler, ulusal laboratuvarlar, üniversiteler ve endüstriler arasındaki temel araştırmaları destekleyebilirler. ABD Biparty Altyapı Yasası ve 45Q vergi kredisi, zaten kedi bazlı birkaç projeye sahiptir.

Önümüzdeki yol zor ama açık. Solid devilbent malzemeleri, büyük ölçekli karbon yakalaması için uygun rakiplerden laboratuvar curiositylerinden taşındı. sentez, stabilizasyon ve sistem entegrasyonunda devam eden inovasyonla, küresel CO2 emisyonlarının akıtmasına ve net bir gelecek için önemli bir araç sağlayabilirler.