Een internationaal team onder leiding van een scheikundig onderzoeker van de Oregon State University heeft een betere manier ontdekt om kooldioxide uit schoorsteenemissies te verwijderen. die een sleutel kunnen zijn tot het afzwakken van de wereldwijde klimaatverandering.

Vandaag gepubliceerd in Natuur , de bevindingen zijn belangrijk omdat atmosferische CO ₂ sinds het begin van het industriële tijdperk met 40 procent is toegenomen, een grote bijdrage leveren aan een opwarmende planeet.

Kyriakos Stylianou van het OSU College of Science en collega's van de École Polytechnique fédérale de Lausanne, Heriot-Watt Universiteit in Schotland, de Universiteit van Ottawa, en de Universiteit van Granada in Spanje gebruikten datamining als springplank om een ​​belangrijke uitdaging aan te gaan:omgaan met het watergedeelte van rookgassen dat het verwijderen van de CO aanzienlijk bemoeilijkt ₂ .

Bij de datamining waren honderdduizenden nanomaterialen betrokken die bekend staan ​​als metaalorganische raamwerken, meestal afgekort tot MOF's. MOF's hebben het potentieel om te onderscheppen, door adsorptie, CO ₂ moleculen terwijl de rookgassen hun weg vinden uit de schoorsteen.

Rookgassen kunnen worden gedroogd, maar dat voegt aanzienlijke kosten toe aan de CO ₂ vang proces.

"Er zijn een ontelbaar aantal structureel en chemisch verschillende MOF's, maar de uitdaging bij de meeste van hen is dat ze niet goed presteren wanneer ze worden getest met realistische rookgassen, " zei Stylianou. "Het water in rookgassen concurreert met de CO ₂ voor dezelfde adsorptieplaatsen, wat betekent dat die MOF's niet selectief schrobben zoals we dat willen."

Het doorzoeken van meer dan 325, 000 MOF's in een digitale bibliotheek, wetenschappers hebben verschillende soorten CO . geïdentificeerd ₂ bindingsplaatsen, die ze "adsorbaforen, " die hun selectiviteit in aanwezigheid van water zouden behouden.

Dan in het laboratorium Stylianou's promovendus, Arunraj Chidambaram, maakte twee van de MOF's met een hydrofoob - waterafstotend - adsorbafoor bestaande uit twee aromatische kernen en testte ze. De wetenschappers ontdekten dat niet alleen de scheidingsprestaties van de MOF's niet werden beïnvloed door water, ze presteerden ook beter dan een deel van de CO ₂ verwijderingsmaterialen die momenteel op de markt zijn, zoals actieve kool en zeoliet 13X.

"We gingen van ontwerp naar synthese en toepassing, " zei Stylianou. "We gebruikten berekeningen om actieve sites voor CO . te ontdekken ₂ vastlegging. De MOF's presteerden optimaal voor natte rookgasafvoer CO ₂ vastleggen omdat deze MOF's twee verschillende locaties in hun structuren hebben; één voor water en één voor CO ₂ , en daarom, CO ₂ en watermoleculen concurreren niet met elkaar."

Verder onderzoek, hij voegde toe, zal kijken naar schaal:hoe de MOF's te maken en te testen op het type scope dat vereist is voor de grote uitdaging industriële CO ₂ emissies vertegenwoordigen.

Volgens de National Atmospheric and Oceanic Administration, de wereldwijde gemiddelde atmosferische kooldioxideconcentratie in 2018 was 407,4 delen per miljoen, hoger dan ooit in ten minste 800, 000 jaar.

Fossiele brandstoffen zoals kolen en olie bevatten koolstof die planten gedurende miljoenen jaren door fotosynthese uit de atmosfeer hebben gehaald. Diezelfde koolstof wordt nu in een kwestie van honderden jaren terug in de atmosfeer gebracht omdat fossiele brandstoffen worden verbrand voor energie, inclusief door fabrieken en andere grootschalige industriële faciliteiten.

Het jaarlijkse stijgingspercentage van CO . in de atmosfeer ₂ in de afgelopen zes decennia ongeveer 100 keer sneller is dan de stijgingen als gevolg van natuurlijke oorzaken, zoals die die plaatsvonden na de laatste ijstijd meer dan 10, 000 jaar geleden, volgens NOAA.

In tegenstelling tot zuurstof of stikstof, die het grootste deel van de atmosfeer uitmaken, broeikasgassen nemen warmte op en geven deze in de loop van de tijd geleidelijk weer af. Zonder die broeikasgassen, de gemiddelde jaarlijkse temperatuur van de planeet zou onder het vriespunt liggen in plaats van rond de 60 graden Fahrenheit, maar te hoge niveaus van broeikasgassen zorgen ervoor dat het energiebudget van de aarde uit balans raakt.