Команда Стенфорда розробила потужний та енергоефективний спосіб уловлювання CO2 за допомогою нагрітих мінералів Посилюючи природний процес вивітрювання, їхня технологія створює реактивні матеріали, які поглинають вуглець із небаченою швидкістю. Цей масштабований підхід може бути інтегрований в сільське господарство та промисловість, видаляючи вуглець і водночас покращуючи ґрунт і врожайність.

Революційне уловлювання вуглецю: Дешевий прорив

Хіміки Стенфордського університету розробили практичний і доступний спосіб постійного видалення вуглекислого газу з атмосфери, що може допомогти в боротьбі з глобальним потеплінням. Їхній новий процес використовує нагрівання для модифікації поширених мінералів, перетворюючи їх у високоактивні матеріали, які природним чином поглинають і зберігають CO2. Ці матеріали можна виготовляти у стандартних печах, подібних до тих, що використовуються у виробництві цементу.

«Земля має невичерпний запас мінералів, здатних уловлювати CO2 з атмосфери, але вони реагують занадто повільно, щоб компенсувати антропогенні викиди парникових газів», — пояснив Метью Канан, професор хімії в Стенфордській школі гуманітарних наук і автор дослідження, опублікованого у Nature. «Наша робота вирішує цю проблему у спосіб, який, на нашу думку, є унікально масштабованим».

Використання природного вивітрювання

У природі поширені мінерали, такі як силікати, взаємодіють із водою та CO2, утворюючи стабільні бікарбонатні йони та карбонатні мінерали. Однак цей процес може тривати сотні або навіть тисячі років. Метью Канан і докторант Юсюань Чень розробили у своїй лабораторії новий процес, що прискорює вивітрювання, перетворюючи повільно реагуючі силікати у набагато більш активні мінерали, які швидко уловлюють CO2.

«Ми запропонували нову хімію для активації інертних силікатних мінералів через просту реакцію йонного обміну», — розповів Чень. «Ми не очікували, що це спрацює настільки ефективно».

Ефективність у порівнянні з прямим уловлюванням повітря

Більшість сучасних технологій уловлювання вуглецю дорогі, енергоємні або ще не випробувані у великих масштабах. Наприклад, пряме уловлювання повітря (DAC) використовує гігантські вентилятори для прогону повітря через хімічні фільтри, що вловлюють CO2.

«Наш процес вимагає менш ніж половину енергії, яку використовують передові технології прямого уловлювання повітря. Ми також вважаємо, що можемо бути конкурентоспроможними за вартістю», — зазначив Канан.

Спонтанна карбонізація: Натхнення цементною промисловістю

Метод був натхненний давнім процесом виробництва цементу. Цемент виготовляється шляхом нагрівання вапняку (CaCO3) до 1400°C, у результаті чого утворюється оксид кальцію (CaO), який потім змішують з піском. У лабораторії Стенфорда вчені нагрівали CaO разом із мінералами, що містять магній і силікати. При цьому відбувся обмін йонами, і утворилися два високоактивні мінерали: оксид магнію (MgO) та силікат кальцію (CaSiO3). Обидва швидко реагують із CO2.

Під час тестування з чистим CO2 обидва матеріали повністю перетворилися на стабільні карбонати всього за дві години. При впливі звичайного повітря процес займав тижні або місяці — все одно в тисячі разів швидше, ніж природне вивітрювання.

Масштабування технології: Від лабораторії до глобального впливу

Щоб вплинути на глобальну температуру, необхідно щорічно виробляти мільйони тонн оксиду магнію та силікату кальцію. Вчені вважають, що цей процес можна масштабувати за допомогою стандартних цементних печей, використовуючи поширені мінерали, такі як олівін або серпентин. Щорічно у світі утворюється понад 400 мільйонів тонн шахтних відходів із придатними силікатами, що може стати дешевим джерелом сировини.

«Запаси олівіну та серпентину оцінюються у понад 100 000 гігатонн — цього достатньо, щоб видалити значно більше CO2, ніж людство коли-небудь викинуло», — зазначив Чень.

Після врахування викидів від спалювання природного газу або біопалива для живлення печей, вчені оцінюють, що кожна тонна їхнього матеріалу може уловити одну тонну CO2. Це важливий крок, враховуючи, що у 2024 році глобальні викиди CO2 перевищили 37 мільярдів тонн.

Карбон-нейтральні печі: Майбутнє уловлювання вуглецю

Канан також співпрацює з професором електротехніки Джонатаном Фаном над розробкою печей, що працюють на електриці, а не на викопному паливі.

«Людство вже навчилося виробляти мільярди тонн цементу на рік. Використовуючи ці знання, ми маємо чіткий шлях від лабораторного відкриття до масштабного уловлювання вуглецю», — зазначив Канан.

portaltele.com.ua