Інженери з Університету Іллінойсу в Чикаго створили економічно вигідний штучний лист, який може вловлювати вуглекислий газ у 100 разів краще, ніж розроблені до сьогодні системи. Рішення може масштабуватися, дозволяючи вловлювати вуглекислий газ із навколишнього середовища, у квартирах та на виробництві. Ціна питання нижче за встановлену профільним міністерством і становить $145 за тонну CO2.
Згідно з останніми рекомендаціями Міністерства енергетики США вартість вловлювання вуглекислого газу не повинна перевищувати близько $200 за тонну. Вчені перевершили цей показник, створивши рішення, яке споживає менш як 1 Вт або 0,4 КДж/годину. При цьому компактна лабораторна система об’ємом кілька літрів продемонструвала високу швидкість захоплення вуглецю щодо площі робочої поверхні – 3,3 мілімоля на годину на 4 см2.
Невеликий блок розміром із домашній зволожувач повітря може видаляти понад 1 кг CO2 на день, а чотири промислові електродіалізні модулі можуть вловлювати понад 300 кг CO2 на годину з димових газів. Підкреслимо, йдеться не про поглинання вуглецю з балонів під тиском, чим зазвичай грішать в лабораторіях, а про вилучення CO2 з навколишнього повітря або системи димовідведення. Це ідеальне рішення для простих способів уловлювання вуглекислого газу в побуті та промисловості.
Система працює в такий спосіб. У неї є суха та волога сторони з різницею потенціалів. В ідеальному випадку система будується на основі фотодетекторів, щоб самостійно виробляти живлення від сонячного світла, наприклад. Посередині системи знаходиться мембрана. Діоксид вуглецю з повітря або димового газу поглинається сухим органічним розчином з утворенням бікарбонатних іонів, які мігрують через мембрану та розчиняються у рідкому розчині до концентрованого CO2. Різниця потенціалів прискорює міграцію іонів та процеси перетворення.
«На сухому боці органічний розчинник приєднується до доступного вуглекислого газу, створюючи на мембрані концентрацію бікарбонату чи харчової соди. У міру накопичення бікарбонату негативно заряджені іони притягуються через мембрану до позитивно зарядженого електрода у розчині на водній основі на мокрій стороні мембрани. Рідкий розчин розчиняє бікарбонат назад у вуглекислий газ, який може бути вивільнений і використаний як паливо або для інших цілей», – пояснюють автори винаходу.
«Наша система штучного листя може бути розгорнута за межами лабораторії, де вона може відіграти значну роль у скороченні викидів парникових газів в атмосферу завдяки високій швидкості вловлювання вуглецю, щодо низької вартості та помірному споживанню енергії, навіть у порівнянні з кращими лабораторними системами», — сказав Мінеш Сінгх (Meenesh Singh), доцент кафедри хімічного машинобудування Інженерного коледжу UIC та автор-кореспондент статті.
