(Phys.org)—Als de meeste mensen de term "CO ₂ uitstoot, "ze denken waarschijnlijk aan verschillende negatieve dingen:broeikasgas, vervuilend, klimaatverandering, politieke verdeeldheid, economische last. Maar een team van onderzoekers onder leiding van Stuart Licht, een professor scheikunde aan de George Washington University, heeft een visie op het transformeren van CO ₂ emissies van een verontreinigende stof in een waardevolle hulpbron - en dat alles terwijl een potentieel grote nettowinst wordt behaald.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Materialen Vandaag Energie , de onderzoekers hebben aangetoond dat ze CO . kunnen gebruiken ₂ en thermische zonne-energie om hoge opbrengsten van millimeterlange koolstof nanobuis (CNT) wol te produceren tegen een kostprijs van slechts $ 660 per ton. De marktwaarde van lange CNT's zoals deze - die in textiel kunnen worden geweven om metalen te maken, cement vervangingen, en andere materialen - is momenteel $ 100, 000- $ 400, 000 per ton.

"We hebben een nieuwe klasse materialen geïntroduceerd, genaamd 'Carbon Nanotube Wool, ' wat de eerste CNT's zijn die direct in een doek kunnen worden geweven, omdat ze macroscopisch lang zijn en goedkoop te produceren zijn, "Licht vertelde" Phys.org . "De enige reactant om de CNT-wol te produceren, is het broeikasgas koolstofdioxide."

De onderzoekers hopen dat de nieuwe technologie, genaamd C2CNT (CO ₂ naar CNT's), zal een onbetwistbare economische prikkel bieden om overtollige CO . te verwijderen ₂ uit de atmosfeer. Dat berekenen ze, als ze thermische zonnestations zouden opzetten over een gebied gelijk aan 4% van de Sahara, ze kunnen de CO . verminderen ₂ concentratie van de atmosfeer terug naar pre-industriële niveaus in 10 jaar. Ze merken op dat een meer realistische implementatie zou zijn om stations op de oceanen op te zetten, waar meer oppervlakte beschikbaar is.

De nieuwe studie bouwt voort op het eerdere onderzoek van de wetenschappers dat teruggaat tot 2010, toen ze voor het eerst het idee van een zonne-thermisch elektrochemisch proces (STEP) voorstelden, waarin zonne-energie wordt gebruikt om een ​​elektrolysecel van stroom te voorzien. Deze cel vangt en breekt af, of elektrolyseert, atmosferische CO ₂ omgezet in koolstof of koolmonoxide en zuurstof. De koolstofbijproducten kunnen vervolgens worden gebruikt om verschillende producten te synthetiseren, zoals methaan, syngas, en ammoniak. Hoewel nuttig, deze producten worden gewaardeerd op ongeveer $ 100 per ton, en zijn dus lang niet zo waardevol als CNT's.

CNT's synthetiseren uit CO ₂ emissies is een grotere uitdaging gebleken, met wat eerder onderzoek dat suggereert dat het misschien onmogelijk is om CNT's te produceren door elektrolyse met behulp van gesmolten lithiumcarbonaat, dat is de verbinding die wordt gebruikt in het STEP-proces om de groei van de koolstofproducten te kiemen. Echter, in 2015, Licht en zijn team demonstreerden voor het eerst de haalbaarheid van high-yield, energiezuinige elektrolytische splitsing van CO ₂ in CNT's, die een alternatief groeimechanisme gebruikt met gesmolten lithiumcarbonaat.

Een nadeel van dat proces, echter, is dat de CNT's die het produceert nanometer-formaat hebben (minder dan 100 micrometer lang), die te kort is om in textiel te worden geweven. Het belangrijkste resultaat van de nieuwe studie is dat de CNT's 100 keer langer zijn, dat wordt bereikt door de koperen of stalen kathoden op de elektrolytische cel te vervangen door Monel, een soort nikkel-koperlegering. Door deze wijziging aan te brengen en andere parameters zorgvuldig af te stemmen, de onderzoekers produceerden CNT's met een diameter van meer dan 1 micrometer en een lengte van meer dan 1 millimeter - die, ze wijzen erop, roept de vraag op of de CNT's eigenlijk als "nanomaterialen" moeten worden geclassificeerd. In elk geval, de wolachtige CNT's zijn lang genoeg om in textiel te worden geweven voor verschillende toepassingen.

"Goedkoop, weefbare CNT-wol is een voorkeursvervanger voor conventionele staal- en aluminiumtoepassingen, vanwege het lichtgewicht van de CNT-wol, kracht-tot-massa voordeel, " zei Licht. "Naast textiel, CNT-wollen dienen als voorkeursadditieven om explosie- en breukvast cement en keramiek te formuleren. Andere toepassingen van sterker dan staal, sterk geleidende CNT-stof zijn kogelvrije CNT-pakken en taserbestendige pakken."

© 2017 Fys.org