내부 궤적을 나타내는 선이 있는 액체 대리석 흐름

CCS는 일반적으로 배출량을 소스에서 포착하는 경우에 사용됩니다. , 석탄 화력 발전소 등에서 트럭으로 먼 곳으로 운송되어 지하에 보관됩니다.

그러나 비평가들은 탄소 포집 및 저장(CCS)에 투자하는 것은 아직 대규모로 작동하는 것으로 입증되지 않은 기술에 베팅하는 것을 의미한다고 말합니다. 실제로 기술적인 측면에서 고체와 액체 모두 효과적인 탄소 포집 물질을 설계하는 것은 역사적으로 어려운 작업이었습니다.

그럼 화석 연료 산업의 이산화탄소 배출에 대한 실행 가능한 솔루션이 될 수 있을까요?

신흥 해외 연구 '액체 대리석'(나노입자로 코팅된 작은 물방울)은 탄소 포집에 사용되는 재료의 현재 문제를 해결할 수 있음을 보여줍니다. 그리고 어제 발표된 우리의 모델링 연구는 이 미래 기술을 현실화하는 데 한 걸음 더 다가섰습니다. .

탄소 포집 문제

아래 기술 투자 로드맵, 모리슨 정부는 CCS를 우선 저배출 기술으로 간주합니다. , 이 제품을 개발하기 위해 10년에 걸쳐 3억 달러(A$)를 투자하고 있습니다.

그러나 CCS의 효능과 효율성은 오래전부터 이어져 왔습니다. 높은 운영 비용과 더 넓은 애플리케이션에 대한 확장 문제로 인해 논란의 여지가 있습니다.

더 구체적으로 현재 진행 중인 문제는 흡수제와 같이 CO2를 포집하는 데 사용되는 재료의 효율성입니다. 한 가지 예는 "아민 스크러빙"으로, 1930년부터 CO2 등을 분리하기 위해 사용된 방법입니다. 천연가스와 수소로부터.

아민 세정의 문제점으로는 높은 비용, 부식 관련 문제 및 재료 및 에너지 손실이 높습니다. 액체 구슬 이러한 과제 중 일부를 극복할 수 있습니다.

이 기술은 육안으로는 거의 보이지 않으며 일부 구슬은 직경이 1mm 미만입니다. 여기에 담긴 액체(가장 일반적으로 물이나 알코올)는 마이크로리터 규모입니다(마이크로리터는 1밀리리터의 1000분의 1을 의미함).

대리석에는 유연하고 다공성인 껍질을 형성하는 나노입자의 외부 층이 있어 내부의 액체가 새어 나오는 것을 방지합니다. 이 갑옷 덕분에 액체 코어를 갖춘 유연하고 신축성이 있으며 부드러운 고체처럼 행동할 수 있습니다.

구슬과 CCS는 어떤 관련이 있나요?<

액체 구슬에는 여러 가지 독특한 능력이 있습니다. 떠 있을 수 있고, 부드럽게 굴러갈 수 있으며, 서로 쌓을 수 있습니다. .

다른 바람직한 특성으로는 오염에 대한 저항성, 낮은 마찰 및 유연한 조작이 포함되어 가스 포집, 약물 전달 및 소형 생물반응기로도 사용됩니다.

CO2 포집과 관련하여 가스, 액체 및 고체와 선택적으로 상호 작용하는 능력이 가장 중요합니다. 액체 대리석을 사용하는 주요 이점은 크기와 모양입니다. 크기가 밀리미터에 불과한 수천 개의 구형 입자를 대형 반응기에 직접 설치할 수 있기 때문입니다.

반응기에서 나온 가스가 구슬에 닿아 나노입자 외부 껍질에 달라붙습니다("흡착"이라고 불리는 과정). 그런 다음 가스는 내부의 액체와 반응하여 CO2를 분리하고 대리석 내부에 포획합니다. 나중에 이 CO₂를 제거하여 지하에 저장한 다음 향후 처리를 위해 액체를 재활용할 수 있습니다.

이 프로세스는 예를 들어 액체(및 잠재적으로 고체) 재활용, 대리석의 높은 기계적 강도, 반응성, 흡수율 및 장기 안정성.

그럼 무엇이 우리를 막고 있나요?

최근의 발전에도 불구하고 액체 대리석의 많은 특성은 여전히 ​​파악하기 어렵습니다. 게다가 현재 액체 대리석을 테스트할 수 있는 유일한 방법은 실험실에서 수행되는 물리적 실험을 통해서입니다.

물리적 실험에는 중요한 지표인 표면 장력과 표면적을 측정하기 어려운 등의 한계가 있습니다. 대리석의 반응성과 안정성.

이러한 맥락에서 우리의 새로운 컴퓨팅 모델링 span> 이러한 속성에 대한 이해를 높이고 비용과 시간이 많이 소요되는 실험 전용 절차의 사용을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

또 다른 과제는 반응기 내에서 액체 대리석 배열을 조작하기 위한 실용적이고 엄격하며 대규모 접근 방식을 개발하는 것입니다. 현재 우리가 연구하고 있는 추가 컴퓨터 모델링은 액체 대리석의 모양과 역학의 3차원 변화를 더 편리하고 정확하게 분석하는 것을 목표로 할 것입니다.

이는 CO2 포집을 포함한 수많은 엔지니어링 애플리케이션에 대한 새로운 지평을 열어줄 것입니다.

탄소 포집을 넘어서

액체 대리석에 대한 연구는 약 20년 전에 단지 호기심 많은 주제로 시작되었으며, 그 이후 지속적인 연구가 이루어졌습니다. 탄소 포집 이상의 응용 프로그램을 갖춘 인기 있는 플랫폼입니다.

이 최첨단 기술은 기후 문제를 해결하는 방법뿐만 아니라 환경 및 의료 문제도 변화시킬 수 있습니다.

예를 들어 자성 액체 대리석은 다음에서 잠재력을 입증했습니다.생의학 시술(예: 약물 전달)은 신체 외부의 자석을 사용하여 열고 닫을 수 있기 때문입니다. 액체 대리석의 다른 응용 분야로는 가스 감지, 산성도 감지, 오염 감지 등이 있습니다.

더 많은 모델링과 실험을 통해 다음 논리적 단계는 이 기술을 주류 용도로 확장하는 것입니다.

대화, 12월 8일

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