Tianjinin yliopisto kehitti uuden hiilidioksidin talteenottomembraanin

Tianjinin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen täysin orgaanisen sekamatriisikalvon, joka voi tarjota tehokkaamman ja skaalautuvamman lähestymistavan hiilidioksidin talteenottoon. Uusi kalvo yhdistää korkean erotuskyvyn pitkäaikaiseen vakauteen ja suuren mittakaavan käsittelyyn.

Tutkimus, jonka tulokset julkaistiin Nature Energy -lehdessä, keskittyi erotusmembraanien potentiaaliin hiilidioksidin talteenotossa. Vaikka membraanierotus tarjoaa etuja energiatehokkuudessa ja ympäristövaikutuksissa, teollisuuden savukaasuista peräisin olevan CO2:n erottelu on edelleen haastavaa. Vaaditaan kalvoja, jotka pystyvät nopeuttamaan CO2:n kulkeutumista, erottamaan tehokkaasti muut kaasut ja säilyttämään stabiilin suorituskyvyn ajan mittaan.

Perinteisesti sekamatriisikalvoissa on ollut yhteensopivuusongelmia polymeerimatriisin ja huokoisen täyteaineen välillä. Tianjin-yliopiston professoreiden Jiang Zhongyi ja He Guangwei johtama tutkimusryhmä ehdotti strategiaa, jossa hyödynnettiin heikkoja vuorovaikutuksia. Tiimi käytti yksikiteisiä kovalenttisia orgaanisia kehikkoja (COF) täyteaineina, mikä mahdollisti tasaisen ja suuren täyteainepitoisuuden polymeerimatriisissa. Tuloksena saatu kalvo säilytti polymeerin joustavuuden ja prosessoitavuuden, samalla kun COF-kristallien järjestyneet huokoset tarjosivat tehokkaita reittejä CO2:n kuljetukselle.

Simuloiduilla savukaasuilla tehdyt testit osoittivat CO2-läpäisevyyden kymmenkertaistuneen, mikä on uusi ennätys. Kalvo osoitti myös suurta pitkäaikaista vakautta useissa käyttöolosuhteissa, mukaan lukien vesihöyryn, rikkidioksidin ja typen oksidien läsnä ollessa. Alustava teknistaloudellinen analyysi arvioi hiilidioksidin talteenoton kustannukseksi noin 38 Yhdysvaltain dollaria tonnilta CO2, tutkimuksessa käytettyjen oletusten mukaisesti. Kehitettyä tekniikkaa voidaan hyödyntää voimantuotannon sekä sementti- ja terästeollisuuden hiilidioksidin talteenoton sovelluksissa.