Żółty proszek, który wychwyca CO2 lepiej niż drzewa

Do tego żeby natura wychwyciła w ciągu roku 10-20 kilogramów CO2 potrzebne jest duże dorosłe drzewo, tak jak ważące około tony dąb czy buk. Okazuje się, iż do wychwycenia takiej ilości dwutlenku węgla wcale nie potrzeba aż tak wielkiego drzewa. Wystarczy…. 200 gram żółtego proszku, opracowanego właśnie przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Nowy materiał może okazać się rewolucją, bo obniży koszty wychwytywania CO2 z powietrza, z którym mimo starań i wysiłków mamy duży problem i wciąż jesteśmy bardzo daleko do celu jakim jest zero-emisyjny model gospodarki.

Na początku tego roku naukowcy z University of California w Berkeley napełnili urządzenie jasnożółtym proszkiem, podłączyli je do rurki i przebili rurkę przez ścianę laboratorium. Przez następne 20 dni używali materiału do wyciągania CO2 z powietrza na zewnątrz. Następnie wyekstrahowali z tego proszku CO2, powtarzając ten proces 100 razy.

Materiał ten zatrzymuje gaz cieplarniany w miliardach maleńkich porów. I jest niesamowicie w tym efektywny, by wychwycić ilość CO2 magazynowanych przez duże wystarczy zaledwie 200 gram tego materiału. A ponieważ jest on jednocześnie energooszczędny i niezwykle trwały, może pomóc znacząco obniżyć koszty instalacji do bezpośredniego wychwytywania gazów cieplarnianych z atmosfery .

Wyzwanie jest ogromne. Poziom CO2 w atmosferze osiągnął w tym roku rekordowo wysoki poziom , przyczyniając się do ekstremalnych zjawisk pogodowych, od fal upałów po huragany . choćby gdyby wszystkie nowe emisje zostały teraz zatrzymane, w atmosferze przez cały czas znajdowałyby się setki miliardów ton starych emisji, które należy usunąć, aby pomóc ustabilizować klimat. Wysysanie CO2 z powietrza jest tak samo konieczne, jak dekarbonizacja gospodarki. Jednak technologia bezpośredniego wychwytywania z powietrza, która jest w tej chwili stosowana, jest zbyt droga, aby była opłacalna na dużą skalę.

Wczesne generacje technologii bezpośredniego wychwytywania powietrza wykorzystywały ciecz do wychwytywania CO2, ale proces ten wymagał dużych ilości energii (a same ciecze były toksyczne, co stanowiło wyzwanie dla utylizacji). Niektóre firmy używają teraz materiałów stałych, co częściowo zmniejsza zużycie energii, ale materiały te nie są wystarczająco trwałe. Jednym z kluczowych sposobów, w jaki nowy materiał może obniżyć koszty, jest możliwość wielokrotnego użycia bez jego degradacji.

– Żeby coś było dobrym materiałem musi nie tracić swoich adekwatności przez tysiące powtarzających się cykli, bo wtedy proces staje się tani” — mówi Fast Company Omar Yaghi, profesor chemii na UC Berkeley, który kierował rozwojem materiału o nazwie COF-999.

COF oznacza „kowalencyjny szkielet organiczny”, wyjątkowo silną strukturę chemiczną opracowaną w laboratorium Yaghiego. Materiał ten może wychwytywać CO2 i uwalniać go do magazynowania przez dziesiątki tysięcy cykli, zanim zajdzie konieczność wymiany.

W istniejących instalacjach bezpośredniego wychwytywania powietrza materiały, które wychwytują CO2, mogą ulec uszkodzeniu pod wpływem wilgoci, więc firmy muszą zużywać więcej energii, aby osuszyć powietrze, zanim zostanie przepuszczone przez filtry w celu wychwytywania CO2. Nowy materiał nie ma tego problemu. Zużywa również znacznie mniej energii, gdy CO2 jest uwalniane do przechowywania. Materiał uwalnia CO2, gdy jest podgrzewany do temperatury zaledwie około 140 stopni Fahrenheita, w porównaniu do 250 stopni w innych systemach.

Niższa temperatura „otwiera drzwi do wykorzystania ciepła odpadowego, a choćby niskiej jakości źródeł energii otoczenia” – mówi Samer Taha, dyrektor generalny Atoco , spółki spin-off zajmującej się komercjalizacją badań z Berkeley. Obecnie bezpośrednie wychwytywanie z powietrza może kosztować od 600 do 1000 dolarów za tonę wychwyconego CO2. Branża dąży do 100 dolarów za tonę, co według Samera Tahy, dyrektor generalny Atoco , spółki spin-off zajmującej się komercjalizacją badań z Berkeley jest wykonalne.

– Gdy to skalujemy, efektywność energetyczna, którą możemy uzyskać dzięki tej technologii, pozwoli nam osiągnąć ten cel 100 dolarów, a choćby go przebić – tłumaczy Taha.

Naukowcy z UC Berkeley przez cały czas rozwijają materiał, który ma potencjał wychwytywania jeszcze większej ilości CO2 w swoich porach. Tymczasem inżynierowie Atoco dostosowują go do użytku przemysłowego, aby można go było wrzucać do istniejących instalacji do bezpośredniego wychwytywania powietrza.