Nový prášek, který zachycuje uhlík, by mohl být „velkým skokem“ pro průmysl

29. 11. 2024

 
 
Prášek je známý jako kovalentní organický rámec se silnými chemickými vazbami, které stahují plyny ze vzduchu. Materiál je odolný i porézní a lze jej použít stokrát, čímž předčí jiné materiály používané k zachycování uhlíku.

Yaghi pracuje na podobných materiálech již desítky let. Jde o součást širšího úsilí o zachycování malých množství uhlíku ze vzduchu - buď z elektráren, nebo z ovzduší v okolí měst. Výzkum, který Yaghi provedl společně se Zihui Zhouem, postgraduálním studentem své laboratoře, a dalšími, byl minulý měsíc publikován v časopise Nature.

V laboratoři Yaghiho tým nový prášek otestoval a zjistil, že dokáže úspěšně absorbovat a uvolňovat uhlík více než stokrát. Uhlíkem se naplní přibližně za dvě hodiny a pak se musí zahřát, aby se plyn uvolnil, a proces se spustí znovu. K uvolnění uhlíku je zapotřebí pouze teplota kolem 50 C; to z něj činí vylepšení oproti jiným metodám, které vyžadují mnohem vyšší teplotu.

Tato vlastnost znamená, že místa, která již produkují dodatečné teplo - jako jsou továrny nebo elektrárny - by ho mohla použít k uvolnění plynu a opětovnému spuštění cyklu. Materiál by mohl být začleněn do stávajících systémů zachycování uhlíku nebo do budoucích technologií.

Yaghi říká, že by si dokázal představit budoucnost, kdy by lidé stavěli velké závody využívající tento materiál v každém městě s 1 milionem a více obyvatel po celém světě. Se svou společností Atoco se sídlem v kalifornském Irvine plánuje rozšířit používání tohoto typu zachycování uhlíku a věří, že prášek lze vyrábět v mnohatunových množstvích za méně než rok.

Shengqian Ma, chemik z University of North Texas, který se na nové práci nepodílel, tvrdí, že tato technologie by mohla změnit pravidla hry. „Jeden z dlouhodobých problémů přímého zachycování vzduchu spočívá ve vysokých regeneračních teplotách,“ říká a dodává, že nový materiál může podstatně snížit energii potřebnou k použití přímého zachycování vzduchu, což ho činí ‚velmi nový‘ a ‚velmi slibný‘.

„Potřebujeme snížit emise skleníkových plynů a potřebujeme to udělat rychle,“ říká Farzan Kazemifar, strojní inženýr na San Jose State University, který se na nové studii nepodílel. „V krátkodobém horizontu nabízí nejrychlejší snížení emisí nahrazení velkých producentů oxidu uhličitého - jako jsou uhelné elektrárny - elektřinou z obnovitelných zdrojů. V dlouhodobém horizontu však v případě, že emise nebudou klesat požadovaným tempem, nebo pokud dojde k zesílení vlivu globálního oteplování, budeme možná muset spoléhat na technologie, které dokáží oxid uhličitý z atmosféry odstranit, a jednou z těchto technologií je přímé zachycování oxidu uhličitého ve vzduchu.“

Přesto je odstraňování uhlíku ze vzduchu stále obtížné a stejně jako u všech studií v počáteční fázi laboratorního měřítka je problémem zvětšení systému vzniklého  pro pilotní studie. Koncentrace oxidu uhličitého, ačkoli se zvyšuje, se nyní pohybuje kolem 400 částic na milion, tedy 0,04 %. To znamená, že jakákoli technologie zachycování tohoto plynu ze vzduchu vyžaduje přesun obrovských objemů vzduchu - a to vyžaduje velkou spotřebu elektrické energie na provoz ventilátorů, říká Kazemifar. „Domnívám se, že vysoká energetická náročnost procesu je hlavním problémem všech technologií [přímého zachycování vzduchu].“

Někteří vědci se obávají, že očekávání od systémů přímého zachycování vzduchu jsou příliš optimistická. Skupina vědců z MIT nedávno napsala článek, ve kterém analyzuje předpoklady mnoha plánů na stabilizaci klimatu a poukazuje na způsoby, jakými může být přímé zachycování vzduchu příliš optimistické.

Ma také poukazuje na to, že hlavní výzva pro využití tohoto přístupu v boji proti změně klimatu spočívá ve vysokých nákladech na materiály pro vytvoření látek, které zachycují uhlík.