Zespół naukowców z Uniwersytetu Stanforda opracował innowacyjną i niskoenergetyczną metodę szybkiego wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery poprzez podgrzewanie minerałów. Technologia ta wzmacnia naturalny proces wietrzenia, pochłania węgiel w niespotykanym dotąd tempie i może być połączona z rolnictwem i przemysłem, aby nie tylko pomóc w usuwaniu emisji dwutlenku węgla, ale także poprawić wzrost upraw i zdrowie gleby.
Spis treści:
Przełomowa technologia wychwytywania dwutlenku węgla: niski koszt, wysoka wydajność
Zespół naukowców pod kierownictwem Matthew Kanana, profesora chemii w Kolegium Nauk Humanistycznych i Ścisłych Uniwersytetu Stanforda, opracował ekonomicznie opłacalną metodę trwałego usuwania dwutlenku węgla z atmosfery, a ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Opracowana przez nich technika przekształca powszechne minerały poprzez ich obróbkę cieplną w wysoce reaktywne materiały, które naturalnie pochłaniają i magazynują dwutlenek węgla.
Ziemia obfituje w minerały, które mogą usuwać dwutlenek węgla z atmosfery, ale ich naturalne tempo reakcji jest zbyt wolne, aby zrównoważyć emisje gazów cieplarnianych przez człowieka” – zauważył profesor Kanan. Nasze badania oferują unikalne i skalowalne rozwiązanie”.
Przyspieszenie procesu wietrzenia w celu szybkiego wiązania węgla W naturze minerały krzemianowe wietrzeją z wodą i dwutlenkiem węgla, tworząc stabilne jony węglanowe i wodorowęglanowe, ale proces ten może trwać setki, a nawet tysiące lat. Od lat 90. XX wieku naukowcy poszukują technik przyspieszania procesu wietrzenia w celu zwiększenia tempa pochłaniania CO2 przez skały.
Yuxuan Chen, badacz podoktorancki na Uniwersytecie Stanforda, współpracował z profesorem Kananem nad opracowaniem nowego procesu, który przekształca wolno wietrzejące krzemiany w bardziej reaktywne minerały, które mogą szybko wychwytywać i magazynować węgiel w atmosferze. Rozwój tej technologii był również wspierany przez Stanford’s Sustainability Accelerator.
„Opracowaliśmy nową metodę chemiczną aktywacji obojętnych minerałów krzemianowych poprzez prostą reakcję wymiany jonowej, a wyniki pokazały, że wyniki były nawet lepsze niż się spodziewaliśmy” – powiedział dr Chan. Dr Chan powiedział.
Inspirowane produkcją cementu, wychwytywanie dwutlenku węgla jest bardziej wydajne
Technologia ta jest inspirowana tradycyjną produkcją cementu. Pierwszym krokiem w produkcji cementu jest podgrzanie wapienia do temperatury około 1400°C w celu przekształcenia go w tlenek wapnia. Zespół badawczy ze Stanford wykorzystuje podobną metodę, ale zamiast mieszać go z piaskiem, tlenek wapnia jest łączony z minerałami zawierającymi magnez i krzemian, które są poddawane procesowi wysokotemperaturowemu w celu utworzenia tlenku magnezu i krzemianu wapnia, które szybko reagują z kwaśnym dwutlenkiem węgla w powietrzu.
Kiedy minerały te wchodzą w kontakt z dwutlenkiem węgla, szybko reagują i zmieniają się w stabilne minerały węglanowe. W temperaturze pokojowej materiały te mogą ulec pełnej karbonizacji w ciągu zaledwie dwóch godzin, podczas gdy w testach bliższych rzeczywistości mokre próbki wystawione na działanie powietrza mogą ulec karbonizacji w ciągu tygodni lub miesięcy, tysiące razy szybciej niż naturalne warunki atmosferyczne.
Do zastosowań rolniczych i przemysłowych, zarówno przyjazne dla środowiska, jak i wydajne ekonomicznie.
Potencjalne zastosowania tej technologii są szerokie, nie tylko pod względem wychwytywania dwutlenku węgla na dużych obszarach ziemi, ale także pod względem zastosowań rolniczych w celu poprawy jakości gleby. „Rolnicy często używają węglanu wapnia do regulacji pH gleby, ale nasz materiał nie tylko zastępuje wapno, ale także uwalnia krzemionkę, która może być wchłaniana przez uprawy, zwiększając plony i odporność” – wyjaśnia prof. Prof. Karnan wyjaśnia.
Ponadto technologia ta może być zintegrowana z istniejącymi zakładami produkcji cementu w celu wytwarzania reaktywnych minerałów w dużych ilościach przy użyciu pieców przemysłowych, co dodatkowo obniża koszty i zwiększa praktyczność.
Zwiększanie skali: od laboratorium do globalnego wpływu
Obecnie laboratorium zespołu ze Stanford może wyprodukować około 15 kilogramów materiału tygodniowo, ale aby osiągnąć globalny wpływ, każdego roku należałoby produkować miliony ton tlenku magnezu i krzemianu wapnia. Zespół planuje wykorzystać odpady z przemysłu wydobywczego, takie jak oliwin i serpentyn, jako surowiec. Minerały te występują obficie i każdego roku produkują ponad 400 milionów ton odpowiednich odpadów kopalnianych na całym świecie, zapewniając potencjalne źródło do zastosowań na dużą skalę, a szacuje się, że Ziemia ma ponad dziesięć megaton rezerw oliwinu i serpentynu, co wystarcza do trwałego oczyszczenia większej ilości dwutlenku węgla niż jest emitowana przez ludzkość.
Naukowcy szacują, że każda tona materiału reaktywnego może nadal usunąć około 1 tony dwutlenku węgla po uwzględnieniu emisji dwutlenku węgla ze spalania gazu ziemnego lub biopaliw do zasilania pieca. Biorąc pod uwagę, że globalna emisja paliw kopalnych ma przekroczyć 37 miliardów ton do 2024 roku, technologia ta, jeśli zostanie zastosowana na dużą skalę, może mieć znaczący wpływ na łagodzenie zmian klimatycznych.
W kierunku przyszłości wolnej od emisji dwutlenku węgla: rozwój technologii pieców elektrycznych
Aby jeszcze bardziej zmniejszyć swój ślad węglowy, profesor Kanaan współpracuje z Jonathanem Fanem, profesorem nadzwyczajnym w Stanford School of Electrical Engineering, nad opracowaniem pieców, które wykorzystują energię elektryczną zamiast spalania paliw kopalnych. „Ludzie wiedzą teraz, jak produkować miliardy ton cementu rocznie, a piece mogą działać przez dziesięciolecia”. „Jeśli wykorzystamy tę wiedzę i projekt, to istnieje wyraźna ścieżka od odkrycia laboratoryjnego do usuwania dwutlenku węgla na dużą skalę”. Prof. Kanan powiedział.
Jeśli uda się go z powodzeniem wypromować do zastosowań przemysłowych, będzie to ważny przełom w walce ze zmianami klimatu i pomoże ludzkości przejść do bardziej zrównoważonej przyszłości.
Odniesienia do literatury
- Uniwersytet Stanforda odkrywa tanie rozwiązanie pozwalające przekształcić zwykłą skałę w broń do wychwytywania dwutlenku węgla
- Stanford Scientists Just Found a Faster, Cheaper Way to Store Carbon Permanently
- Reference: “Thermal Ca2+/Mg2+ exchange reactions to synthesize CO2 removal materials” by Yuxuan Chen, and Matthew W. Kanan, 19 February 2025, Nature.DOI: 10.1038/s41586-024-08499-2
（Źródło pierwszego zdjęcia：Bill Rivard / Precourt Institute for Energy）
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
[wpb-random-posts]
