В период критического глобального потепления захват углекислого газа из воздуха превратился в перспективное решение. Учёные из Кембриджского университета создали «аккумулятор», способный накапливать CO₂ во время зарядки.
«Каждый год в атмосферу попадает примерно тридцать пять миллиардов тонн углекислого газа, и устранение этого загрязнения вместе с решением климатической проблемы требует неотложных действий. — сообщается в заявлении Кембриджского университета о научных изысканиях, размещённом на портале Eurakalert. Информация об этом проекте приведена в статье, публикуемой в журнале Исследователи отмечают, что Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) полагает, что углеродная нейтральность должна быть достигнута к 2050 году при условии ограничения глобального потепления на 1,5 °C выше доиндустриального уровня.
Технологии по улавливанию углекислого газа (CO₂), уже находящегося в атмосфере, сейчас привлекают большое внимание. Существующие методы даже внедряются. Восстановленный таким образом CO₂ может быть использован в разных сферах. Недавно одна компания решила делать из него водку. Однако, как объясняют академики, эти методы требуют много энергии и являются дорогими. Поэтому они хотели разработать решение, которое помогло бы преодолеть эти ограничения.
Результаты исследований привели к созданию «суперконденсатора», который основан на методе суперконденсаторной качающейся адсорбции (SSA). Суперконденсатор, устройство, напоминающее аккумулятор (технически находящееся между конденсатором и стандартной батареей), поглощает углекислый газ под нагрузкой. Затем он контролируемым образом высвобождает его, позволяя извлечь и использовать.
Суперконденсатор состоит из двух электродов: с положительным и отрицательным зарядом. Один электрод помещают в газ, содержащий CO₂, а другой пропитывают электролитом. При приложении напряжения CO₂ поглощается, в то время как другие газы (кислород, азот, вода и т.д.) игнорируются. Благодаря этому методу суперконденсатор одновременно улавливает углерод и накапливает энергию.
Исследователи из Кембриджа разработали новый метод, основанный на чередовании отрицательного и положительного напряжения для увеличения времени зарядки по сравнению с предыдущими экспериментами. Такое изменение повысило эффективность поглощения CO₂. Изменение силы тока между электродами с небольшой скоростью позволяет извлекать в два раза больше углекислого газа по сравнению с предыдущими методами. — говорит Александр Форс с химического факультета Кембриджа имени Юсуфа Хамида, который руководил исследованием.
Кокосовая шелуха для изготовления электродов
Этот подход вмещает меньше информации. Достигнут компромисс: суперконденсаторы меньше аккумуляторов накапливают энергию, но для задачи по захвату углерода предпочтение отдается долговечности. — утверждает соавтор Грейс Мэпстоун. Для этого его частично создали из экологически чистых материалов, таких как скорлупа кокосового ореха и морская вода. Материалы для создания суперконденсаторов доступны и распространены. Электроды сделаны из углерода, получаемого из остатков скорлупы кокосовых орехов. Цель — применять нейтральные материалы, безопасные для окружающей среды и требующие редкой утилизации. К примеру, CO₂ растворяется в электролите на водной основе, представляющем собой морскую воду. «, — говорит исследователь.
В области улавливания углерода есть еще много работы. Исследователи не до конца понимают происходящие процессы. Исраэль Темпрано, соавтор исследования, разработал методику газового анализа для устройства. В технике используется датчик давления, реагирующий на изменение адсорбции газа в электрохимическом устройстве. Эти результаты помогают уточнить точный механизм действия суперконденсатора при поглощении и высвобождении CO₂. Изучение этой области началось недавно, поэтому точный принцип действия суперконденсатора ещё не ясен. «, — говорит Исраэль Темпрано.