Ученые обнаружили стабильный цементный ингредиент, извлеченный прямо из воздуха, и превратили CO₂ в бетон.
Крупный план рабочего, наполняющего ведро цементом из мешка на строительной площадке. (Репрезентативное изображение)
Ачто, если бы завтрашние здания были построены из сегодняшнего загрязнения? Исследователи из Мичигана делают это возможным.
Группа исследователей под руководством химика из Мичиганского университета Чарльза МакКрори разработала метод улавливания углекислого газа и преобразования его в оксалаты металлов — ценный строительный блок, который может служить прекурсором для производства цемента.
“Это исследование показывает, как мы можем взять углекислый газ, который, как всем известно, является отходом, имеющим небольшую или нулевую ценность, и переработать его во что-то ценное,” сказал МакКрори, доцент кафедры химии, макромолекулярной науки и техники, в выпускать.
Исследование возникло в результате работы МакКрори с Центром по закрытию углеродного цикла (4C), Исследовательским центром энергетических границ, финансируемым США. Министерство энергетики.
Под руководством Дженни Янг из Калифорнийского университета в Ирвайне 4C фокусируется на превращении уловленного углекислого газа в ценно
Превращение отходов в стены
Одним из основных направлений деятельности был цемент. Наиболее широко используемый тип — портландцемент — изготавливается из известняка и богатых кальцием минералов. Его производство требует больших энергозатрат и вносит значительный вклад в глобальные выбросы углерода.
В их растворе использовались оксалаты металлов — простые соли, которые могут выступать в качестве предшественников цемента. Более ранние исследования показали, что свинец можно использовать в качестве катализатора для превращения диоксида углерода в оксалаты металлов. Однако этот процесс требовал большого количества свинца, что вызывало серьезные проблемы для окружающей среды и здоровья.
“Оксалаты металлов представляют собой малоизученный рубеж —служа альтернативными вяжущими материалами, прекурсорами синтеза и даже растворами для хранения углекислого газа”, сказал Хесус Веласкес, один из ведущих авторов исследования и доцент кафедры химии Калифорнийского университета в Дэвисе.
Используя специально разработанные полимеры для контроля непосредственного окружения свинцового катализатора, команда 4C сократила количество свинца, необходимое для отслеживания уровней, до частей на миллиард. Эти уровни аналогичны природным примесям, уже присутствующим во многих коммерческих материалах на основе углерода.
“Катализаторы часто открываются случайно, а успешные промышленные рецептуры часто очень сложны. Эти коктейльные катализаторы были обнаружены эмпирическим путем методом проб и ошибок”, сказал Анастасия Александрова, соавтор исследования и профессор химии и материаловедения Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
“В этой работе у нас есть пример следа свинец примесь на самом деле является катализатором. Я считаю, что на практике катализа существует гораздо больше подобных примеров, и что это недостаточно изученная возможность для открытия катализатора.”
Электроды управляют преобразованием цемента
Процесс работает с использованием набора электродов. На одном электроде углекислый газ превращается в оксалат-ионы, которые растворяются в растворе. С другой стороны, металлический электрод выделяет ионы, которые соединяются с оксалатом, образуя твердые оксалаты металлов. Эти твердые вещества затем можно использовать в качестве прекурсоров для более чистого производства цемента.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СТАТЬИ
МакКрори говорит, что как только углекислый газ превращается в твердый оксалат металла, он остается стабильным и не вернется к нему углерод диоксид в нормальных условиях. Он добавляет, что одна часть процесса —электролиз углекислого газа— уже разрабатывается в больших масштабах. Следующая задача — выяснить, как масштабировать этап производства твердого оксалата металла.
“До нас еще далеко, но я думаю, что это масштабируемый процесс”, — сказал он.
“Одной из причин, по которой мы хотели сократить количество свинцового катализатора до частей на миллиард, являются проблемы масштабирования катализатора с огромным количеством свинца. В противном случае это было бы нецелесообразно с экологической точки зрения.”
Исследование опубликовано в журнале Современные энергетические материалы.
ОБ АВТОРЕ
Нитика Уолтер Имея более чем десятилетнюю карьеру в журналистике, Нитика Уолтер сотрудничала с The Economic Times, ANI и Hindustan Times, освещая политику, бизнес, технологии и сектор чистой энергии. Увлеченная современной культурой, книгами, поэзией и повествованием, она при
Комментариев нет:
Отправить комментарий