Группа исследователей из Массачусетского технологического института разработала новый метод, который позволяет извлечь углекислый газ из любого потока, будь это нагнетаемый вентиляторами воздух или выход дымохода тепловой электростанции.
Созданное на основе этого метода устройство является специализированной батареей, которая поглощает углекислый газ по мере ее зарядки и отдает его в виде непрерывного потока чистого газа во время разрядки.
Новое устройство-батарея состоит из ряда последовательных камер, в которых находятся электрохимические ячейки с небольшими разрывами между этими ячейками, через которые движется поток газа. Электроды ячеек покрыты сложным композитным материалом на основе углеродных нанотрубок, который называется полиантрахиноном.
Когда эта батарея заряжается, на поверхности электродов протекает электрохимическая реакция. Поскольку материал покрытия электродов изначально рассчитан на поглощение именно углекислого газа, молекулы этого газа привлекаются к поверхности и удерживаются в этой области. Когда вся поверхность электродов полностью заполняется молекулами углекислого газа, требуется обратный процесс для очистки электродов. Разрядка этой батареи заставляет молекулы CO2 оторваться от стенок электродов, после чего чистый газ может быть откачан в отдельную камеру.
Главным преимуществом данного способа поглощения углекислого газа является то, что этот способ совершенно не зависит от концентрации CO2 во входном потоке. Эта батарея работает одинаково хорошо, поглощая углекислый газ из атмосферы или из выхлопных газов автомобиля, где концентрация CO2 приближается к 100 процентам.
Более того, данная технология позволяет масштабирование вплоть до такого уровня, когда установка будет способна поглотить весь углекислый газ, производимый тепловой электростанцией. Для этого потребуется две идентичных установки, одна батарея будет заряжаться, поглощая углекислый газ, а вторая — разряжаться, отдавая газ в специальную емкость, откуда он может быть «расфасован» по баллонам для использования в сварочных технологиях или закачан в специальное подземное хранилище.
Внедрение данной технологии позволит не только сократить выбросы углекислого газа в атмосферу, но и произвести достаточно большие количества чистого CO2, который обычно производится специальными предприятиями, расходующими для этого энергию, получаемую преимущественно от сжигания топлива или ядерную энергию. Кстати, об энергии, ученые заявляют, что их метод является достаточно экономным, на получение одной тонны углекислого газа требуется около одного гигаджоуля энергии. Другие же методы, используемые для получения чистого углекислого газа, более энергетически затратны, их «аппетиты» начинаются с 10 гигаджоулей на тонну.
Лабораторные тесты, проведенные при помощи опытного образца батареи, показали, что это устройство способно выдержать без потерь своих основных параметров 7 тысяч циклов заряда-разрядки, после этого эффективность начинает снижаться до отметки в 30 процентов от изначальной. Но дальнейшие улучшения данной технологии, по утверждению ученых, позволят создать батареи, способные выдерживать уже от 20 до 50 тысяч циклов.