Isang likidong marmol, na may mga linyang nagsasaad ng trajectory ng panloob nito daloy

Ang CCS ay karaniwang kapag nakukuha ang mga emisyon sa pinagmulan , gaya ng mula sa isang coal-fired power station, dinala sa isang malayong lokasyon at nakaimbak sa ilalim ng lupa.

Ngunit sinasabi ng mga kritiko na ang pamumuhunan sa carbon capture and storage (CCS) ay nangangahulugan ng pagtaya sa teknolohiya na hindi pa napatunayang gumagana nang malaki. Sa katunayan, ayon sa teknolohiya, ang disenyo ng mga mabisang materyal na kumukuha ng carbon, parehong solid at likido, ay dating isang mahirap na gawain.

Kaya maaari ba itong maging isang praktikal na solusyon sa mga paglabas ng carbon dioxide ng industriya ng fossil fuel?

Umuusbong pananaliksik sa ibang bansa ay nagpapakita ng “liquid marbles” – maliliit na droplet na pinahiran ng nanoparticles – ay posibleng tumugon sa mga kasalukuyang hamon sa mga materyales na ginagamit sa pagkuha ng carbon. At aming pagsasaliksik sa pagmomodelo, na inilathala kahapon, ay nagdadala sa amin ng isang malaking hakbang na mas malapit sa paggawa ng futuristic na teknolohiyang ito na isang katotohanan .

Mga isyu sa carbon capture

Sa ilalim nito Roadmap ng Pamumuhunan sa Teknolohiya, isinasaalang-alang ng gobyerno ng Morrison ang CCS na isang priyoridad na teknolohiyang may mababang emisyon , at ay namumuhunan A$300 milyon sa loob ng sampung taon upang mabuo ito.

Ngunit ang bisa at kahusayan ng CCS ay matagal nang kontrobersyal dahil sa mataas na operasyon nito at mga isyu sa pag-scale para sa mas malawak na aplikasyon.

Ang isang patuloy na problema, mas partikular, ay ang pagiging epektibo ng mga materyales na ginamit upang makuha ang CO₂, gaya ng mga sumisipsip. Ang isang halimbawa ay tinatawag na “amine scrubbing", isang paraan na ginamit mula noong 1930 upang paghiwalayin, halimbawa, CO₂ mula sa natural gas at hydrogen.

Kabilang sa mga problema sa amine scrubbing ang mataas na gastos nito, mga isyu na nauugnay sa corrosion at mataas na pagkalugi sa mga materyales at enerhiya. Ang mga likidong marmol ay maaaring malampasan ang ilan sa mga hamong ito.

Ang teknolohiyang ito ay maaaring halos hindi nakikita ng mata, na may ilang mga marmol na wala pang 1 milimetro ang lapad. Ang likidong hawak nito – kadalasang tubig o alkohol – ay nasa sukat na microlitres (ang microlitre ay isang ikasampu ng isang milliliter).

Ang mga marbles ay may panlabas na layer ng mga nanoparticle na bumubuo ng flexible at porous na shell, na pumipigil sa paglabas ng likido sa loob. Salamat sa armor na ito, maaari silang kumilos tulad ng flexible, stretchable at soft solids, na may likidong core.

Ano ang kinalaman ng mga marmol sa CCS?<

Ang mga likidong marmol ay may maraming natatanging kakayahan: maaari silang lumutang, gumulong nang maayos, at maaari silang isalansan sa ibabaw ng bawat isa .

Kabilang sa iba pang mga kanais-nais na katangian ang paglaban sa kontaminasyon, mababang friction at flexible na pagmamanipula, na ginagawa itong kaakit-akit para sa mga aplikasyon tulad ng pagkuha ng gas, paghahatid ng gamot at maging bilang mga miniature na bio-reactor.

Sa konteksto ng pagkuha ng CO₂, ang kanilang kakayahang piliing makipag-ugnayan sa mga gas, likido at solid ay pinakamahalaga. Ang isang pangunahing bentahe ng paggamit ng mga likidong marmol ay ang kanilang laki at hugis, dahil libu-libong mga spherical na particle na mga milimetro lamang ang laki ang maaaring direktang mai-install sa malalaking reactor.

Ang gas mula sa reactor ay tumama sa mga marbles, kung saan ito kumakapit sa nanoparticle outer shell (sa isangproseso na tinatawag na "adsorption"). Ang gas pagkatapos ay tumutugon sa likido sa loob, na naghihiwalay sa CO₂ at kinukuha ito sa loob ng marmol. Sa ibang pagkakataon, maaari nating kunin ang CO₂ na ito at iimbak ito sa ilalim ng lupa, at pagkatapos ay i-recycle ang likido para sa pagproseso sa hinaharap.

Ang prosesong ito ay maaaring maging isang mas maraming oras at cost-efficient na paraan ng pagkuha ng CO₂ dahil sa, halimbawa, ang likido (at potensyal na solid) recycling, pati na rin ang mataas na mekanikal na lakas, reaktibiti, sorption rate at pangmatagalang katatagan ng marbles.

Kaya ano ang pumipigil sa atin?

Sa kabila ng kamakailang pag-unlad, maraming katangian ng mga likidong marmol ang nananatiling mailap. Higit pa rito, ang tanging paraan upang subukan ang mga likidong marbles ay kasalukuyang sa pamamagitan ng mga pisikal na eksperimento na isinasagawa sa isang laboratoryo.

May mga limitasyon ang mga pisikal na eksperimento, gaya ng kahirapan na sukatin ang tensyon sa ibabaw at lugar sa ibabaw, na mahalagang mga tagapagpahiwatig ng reaktibiti at katatagan ng marmol.

Sa kontekstong ito, ang aming bagong computational modelling ang aming pag-unawa sa mga property na ito, at makakatulong ito sa pagtagumpayan sa paggamit ng mga magastos at masinsinang pamamaraan sa eksperimento lang.

Ang isa pang hamon ay ang pagbuo ng praktikal, mahigpit at malakihang mga diskarte upang manipulahin ang mga liquid marble array sa loob ng reactor. Layunin ng karagdagang computational modeling na kasalukuyang ginagawa namin na suriin ang tatlong-dimensional na pagbabago sa mga hugis at dynamics ng mga likidong marmol, na may mas mahusay na kaginhawahan at katumpakan.

Magbubukas ito ng mga bagong abot-tanaw para sa napakaraming mga application sa engineering, kabilang ang pagkuha ng CO₂.

Higit pa sa carbon capture

Ang pananaliksik sa mga likidong marmol ay nagsimula bilang isang mapag-usisang paksa lamang mga 20 taon na ang nakakaraan at, mula noon, nagawa ito ng patuloy na pananaliksik isang hinahangad na platform na may mga application na lampas sa carbon capture.

Hindi lang mababago ng makabagong teknolohiyang ito kung paano natin malulutas ang mga problema sa klima, kundi pati na rin ang mga problema sa kapaligiran at medikal.

Halimbawa, ang mga magnetic liquid marbles ay nagpakita ng kanilang potensyal sa biomedical procedure, tulad ng paghahatid ng gamot, dahil sa kanilang kakayahang mabuksan at isara gamit ang mga magnet sa labas ng katawan. Kasama sa iba pang mga application ng liquid marbles ang gas sensing, acidity sensing at pollution detection.

Sa higit pang pagmomodelo at mga eksperimento, ang susunod na lohikal na hakbang ay ang palakihin ang teknolohiyang ito para sa pangunahing paggamit.

Ang Pag-uusap, ika-8 ng Disyembre

Mga May-akda