Ученые зарядили активированный уголь, чтобы улавливать CO2 из воздуха

Команда из Университета Кембриджа разработала инновационный метод создания материалов, способных улавливать углекислый газ прямо из воздуха, что может значительно помочь в борьбе с изменением климата.

Используя технологию, аналогичную зарядке батарей, исследователи заряжали активированный уголь, который часто применяется в бытовых водяных фильтрах. Они выяснили, что заряженный угольный «губчатый» материал способен эффективно улавливать CO₂ из атмосферы благодаря ионам, образующим обратимые связи с углекислым газом.

Главное преимущество этого метода, о котором ученые рассказали в журнале Nature, заключается в его энергоэффективности по сравнению с существующими технологиями. Для удаления захваченного CO₂ и его хранения требуется значительно меньше энергии и более низкие температуры.

– Улавливание выбросов углекислого газа из атмосферы — крайняя мера, но, учитывая масштабы климатической чрезвычайной ситуации, нам необходимо к ней прибегнуть, — подчеркнул доктор Александр Форс из кафедры химии Юсуфа Хамиеда.

Отметим, что метод прямого улавливания м из воздуха, использующий пористые материалы, является одним из возможных подходов, но существующие технологии дороги, требуют высоких температур и использования природного газа, а также недостаточно стабильны.

Активированный уголь широко применяется для очистки воды, но в обычных условиях он не способен удерживать CO₂. Поэтому ученые предположили, что если уголь зарядить, подобно батарее, он станет подходящим материалом для улавливания углекислого газа.

В процессе “зарядки” активированного угля угольная ткань действовала как электрод, и гидроксид-ионы накапливались в порах угля. После завершения зарядки материал промывали и сушили.

Тесты показали, что заряженный угольный «губчатый» материал успешно улавливает CO₂ из воздуха благодаря механизму связывания гидроксидов.

– И скорость улавливания CO₂ уже сравнима с существующими материалами, – поделился Форс. – Но что еще более многообещающе, так это то, что этот метод может быть гораздо менее энергозатратным, поскольку нам не нужны высокие температуры для сбора CO₂ и регенерации угольной губки..

Для извлечения CO₂ из угля материал нагревают, чтобы разорвать связи гидроксидов с углекислым газом. В большинстве современных материалов для улавливания CO₂ из воздуха требуется нагрев до 900°C, часто с использованием природного газа. Однако угольные губки, разработанные командой Кембриджа, требуют нагрева только до 90-100°C, чего можно достичь с помощью возобновляемой электроэнергии. Материалы нагреваются за счет резистивного нагрева, что ускоряет процесс и снижает энергозатраты.

Исследователи продолжают работать над увеличением количества захватываемого углекислого газа, особенно в условиях высокой влажности, где эффективность снижается.

Патент на метод уже подан, и исследование коммерциализируется при поддержке Cambridge Enterprise, подразделения по коммерциализации Университета.