หินอ่อนเหลว ที่มีเส้นบอกวิถีการเคลื่อนที่ภายใน ไหล

โดยทั่วไป CCS จะเกิดขึ้นเมื่อ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกถูกจับที่แหล่งที่มา เช่น จากสถานีไฟฟ้าพลังถ่านหิน รถบรรทุกไปยังสถานที่ห่างไกลและเก็บไว้ใต้ดิน

แต่นักวิจารณ์กล่าวว่าการลงทุนในการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) หมายถึงการเดิมพันในเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าสามารถทำงานได้ในวงกว้าง แท้จริงแล้ว การออกแบบวัสดุดักจับคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลวในด้านเทคโนโลยีนั้น ถือเป็นงานที่ท้าทายในอดีต

มันจะเป็นวิธีแก้ปัญหาการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลได้หรือไม่

เกิดใหม่การวิจัยในต่างประเทศ แสดงให้เห็นว่า “หินอ่อนเหลว” ซึ่งเป็นหยดเล็กๆ ที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโน อาจเป็นไปได้ที่จะจัดการกับความท้าทายในปัจจุบันในวัสดุที่ใช้ในการดักจับคาร์บอน และ การวิจัยการสร้างแบบจำลองของเรา ซึ่งเผยแพร่เมื่อวานนี้ ทำให้เราเข้าใกล้อีกก้าวสำคัญในการทำให้เทคโนโลยีแห่งอนาคตนี้กลายเป็นความจริง .

ปัญหาเกี่ยวกับการดักจับคาร์บอน

ภายใต้ แผนงานการลงทุนด้านเทคโนโลยี รัฐบาลมอร์ริสันถือว่า CCS เป็น เทคโนโลยีที่ปล่อยมลพิษต่ำเป็นลำดับแรก และกำลังลงทุน A$300 ล้านในระยะเวลาสิบปีเพื่อพัฒนา

แต่ประสิทธิภาพและประสิทธิผลของ CCS นั้นมีมานานแล้ว เป็นที่ถกเถียง เนื่องจากมีต้นทุนการดำเนินงานที่สูงและปัญหาในการขยายขนาดสำหรับแอปพลิเคชันที่กว้างขึ้น

ปัญหาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือประสิทธิภาพของวัสดุที่ใช้ในการดักจับ CO₂ เช่น สารดูดซับ ตัวอย่างหนึ่งเรียกว่า “การขัดเอมีน” ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้มาตั้งแต่ปี 1930 เพื่อแยกสาร เช่น CO₂ จากก๊าซธรรมชาติและไฮโดรเจน

ปัญหาของการขัดเอมีนรวมถึงค่าใช้จ่ายสูง ปัญหาเกี่ยวกับการกัดกร่อน และสูญเสียวัสดุและพลังงานสูง หินอ่อนเหลว สามารถเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ได้

เทคโนโลยีนี้แทบจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า โดยมีลูกหินบางชนิดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 1 มิลลิเมตร ของเหลวที่บรรจุอยู่ ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นน้ำหรือแอลกอฮอล์ จะมีขนาดเป็นไมโครลิตร (ไมโครลิตรคือหนึ่งในพันของมิลลิลิตร)

หินอ่อนมีชั้นนอกของอนุภาคนาโนที่สร้างเปลือกที่ยืดหยุ่นและมีรูพรุน ป้องกันไม่ให้ของเหลวภายในรั่วไหลออกมา ด้วยเกราะนี้ พวกมันจึงสามารถทำตัวเหมือนของแข็งที่ยืดหยุ่น ยืดได้ และอ่อนนุ่ม โดยมีแกนกลางเป็นของเหลว

หินอ่อนเกี่ยวข้องกับ CCS อย่างไร< /พี>

หินอ่อนเหลวมีความสามารถเฉพาะตัวมากมาย: ลอยได้ ม้วนตัวได้อย่างราบรื่น และสามารถวางซ้อนกันได้ .

คุณสมบัติที่ต้องการอื่นๆ ได้แก่ ความต้านทานต่อการปนเปื้อน แรงเสียดทานต่ำ และการจัดการที่ยืดหยุ่น ทำให้น่าสนใจสำหรับการใช้งาน เช่น การกักเก็บก๊าซ การนำส่งยาและแม้แต่เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดเล็ก

ในบริบทของการจับ CO₂ ความสามารถในการเลือกโต้ตอบกับก๊าซ ของเหลว และของแข็งถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการใช้หินอ่อนเหลวคือขนาดและรูปร่าง เนื่องจากอนุภาคทรงกลมหลายพันอนุภาคที่มีขนาดเพียงมิลลิเมตรเท่านั้นสามารถติดตั้งในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ได้โดยตรง

ก๊าซจากเครื่องปฏิกรณ์กระทบกับหินอ่อน โดยมันจะเกาะติดกับเปลือกนอกของอนุภาคนาโน (ในกระบวนการที่เรียกว่า “การดูดซับ”) จากนั้นก๊าซจะทำปฏิกิริยากับของเหลวภายใน โดยแยกCO₂และจับมันไว้ภายในหินอ่อน ต่อมาเราสามารถนำCO₂นี้ออกมาและเก็บไว้ใต้ดิน จากนั้นรีไซเคิลของเหลวเพื่อการประมวลผลในอนาคต

กระบวนการนี้อาจเป็นวิธีที่ใช้เวลาและคุ้มค่ามากขึ้นในการดักจับ CO₂ เนื่องจาก ตัวอย่างเช่น ของเหลว (และ อาจเป็นของแข็ง) การรีไซเคิล เช่นเดียวกับความแข็งแรงเชิงกลสูง ปฏิกิริยา อัตราการดูดซึม และความเสถียรในระยะยาวของหินอ่อน

แล้วอะไรจะหยุดเรา

แม้จะมีความคืบหน้าเมื่อเร็วๆ นี้ แต่คุณสมบัติหลายประการของหินอ่อนเหลวยังคงเข้าใจยาก ยิ่งไปกว่านั้น วิธีเดียวที่จะทดสอบหินอ่อนเหลวได้คือผ่านการทดลองทางกายภาพที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ

การทดลองทางกายภาพมีข้อจำกัด เช่น ความยากในการวัดแรงตึงผิวและพื้นที่ผิว ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของ ปฏิกิริยาและความเสถียรของหินอ่อน

ในบริบทนี้ การสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ใหม่ของเรา span> สามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับคุณสมบัติเหล่านี้ และสามารถช่วยเอาชนะการใช้ขั้นตอนการทดสอบเท่านั้นที่มีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน

ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการพัฒนาแนวทางเชิงปฏิบัติ เข้มงวด และขนาดใหญ่เพื่อจัดการกับอาร์เรย์หินอ่อนเหลวภายในเครื่องปฏิกรณ์ การสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์เพิ่มเติมที่เรากำลังดำเนินการอยู่จะมีจุดมุ่งหมายเพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสามมิติในรูปร่างและไดนามิกของหินอ่อนเหลว ด้วยความสะดวกและแม่นยำยิ่งขึ้น

สิ่งนี้จะเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมมากมาย รวมถึงการดักจับ CO₂

เหนือกว่าการดักจับคาร์บอน

การวิจัยเกี่ยวกับหินอ่อนเหลวเริ่มต้นจากการเป็นเพียงหัวข้อที่อยากรู้อยากเห็นเมื่อประมาณ 20 ปีที่แล้ว และตั้งแต่นั้นมา การวิจัยอย่างต่อเนื่องก็ได้ทำให้ แพลตฟอร์มที่เป็นที่ต้องการพร้อมแอปพลิเคชันที่นอกเหนือไปจากการดักจับคาร์บอน

เทคโนโลยีล้ำสมัยนี้ไม่เพียงแต่สามารถเปลี่ยนวิธีที่เราแก้ไขปัญหาสภาพภูมิอากาศ แต่ยังรวมถึงปัญหาสิ่งแวดล้อมและการแพทย์ด้วย

ตัวอย่างเช่น หินอ่อนเหลวแม่เหล็กได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในขั้นตอนทางชีวการแพทย์ เช่น การส่งยา เนื่องจากสามารถเปิดและปิดได้โดยใช้แม่เหล็กภายนอกร่างกาย การใช้งานอื่นๆ ของหินอ่อนเหลว ได้แก่ การตรวจจับก๊าซ การตรวจจับความเป็นกรด และการตรวจจับมลภาวะ

เนื่องจากมีการสร้างแบบจำลองและการทดลองเพิ่มมากขึ้น ขั้นตอนถัดไปคือการขยายขนาดเทคโนโลยีนี้สำหรับการใช้งานกระแสหลัก

The Conversation วันที่ 8 ธันวาคม

ผู้เขียน