Onderzoekers van de Universiteit van Newcastle hebben een nieuwe klasse zelfvormend membraan ontwikkeld om koolstofdioxide te scheiden van een mengsel van gassen.

Werkt als een koffiefilter, het laat onschadelijke gassen door, zoals stikstof, verlaten in de atmosfeer en dan kan de kooldioxide worden verwerkt.

Het team is van mening dat het systeem van toepassing kan zijn voor gebruik in kooldioxide-scheidingsprocessen, hetzij om het milieu te beschermen, hetzij in reactietechniek.

Door het dure deel van het membraan - gemaakt van zilver - te laten groeien tijdens de werking van het membraan, ze verminderden de vraag naar zilver en de kosten van het membraan drastisch.

Het werk is gepubliceerd in Energie- en milieuwetenschappen en Dr. Greg Mutch, NUAcT-fellow van de School of Engineering, Universiteit van Newcastle, VK legt uit, "We hebben niet het hele membraan van zilver gemaakt, in plaats daarvan voegden we een kleine hoeveelheid zilver toe en groeiden het in het membraan en voegden de gewenste functionaliteit toe.

"Het belangrijkste is, de prestaties van het membraan zijn op het niveau dat nodig is om te kunnen concurreren met bestaande koolstofafvangprocessen - in feite het zou waarschijnlijk de omvang van de benodigde apparatuur aanzienlijk verminderen en mogelijk de bedrijfskosten verlagen."

Wat is koolstofafvang en waarom is het nodig?

De uitstoot van kooldioxide is de belangrijkste oorzaak van klimaatverandering. Momenteel, ons klimaat is ongeveer 1 °C warmer dan pre-industriële tijden. We hebben al genoeg koolstofdioxide uitgestoten om de planeet boven de 1,5 °C op te warmen (er is een vertraging tussen emissies en opwarming), en we hebben internationale overeenkomsten om ervoor te zorgen dat we de 2 °C niet passeren.

Opwarming boven 2 °C heeft rampzalige gevolgen, inclusief effecten op de menselijke gezondheid, beschikbaarheid van voedsel, grootschalige migratie en ons milieu. We hebben dringend nieuwe materialen en processen nodig die de hoeveelheid koolstofdioxide die we in de atmosfeer uitstoten, verminderen - deze technologieën worden koolstofafvang en -opslag (CCS) genoemd.

Hoewel we grote inspanningen leveren met hernieuwbare energie en elektrische voertuigen, de wereld wordt nog steeds voornamelijk aangedreven door fossiele brandstoffen en het is zeer onwaarschijnlijk dat we die bijdrage op tijd kunnen verminderen om de opwarming tot minder dan 2 °C te beperken.

In aanvulling, grote modelleringsoefeningen zoals door het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering, hebben herhaaldelijk aangetoond dat de meest kosteneffectieve manier om de opwarming van de aarde te vertragen altijd een aanzienlijke hoeveelheid CCS omvat (in combinatie met bijvoorbeeld technologieën voor hernieuwbare energie).

Het zelfvormende membraan

In een methode die nog nooit eerder is geprobeerd en beschreven in de onderzoekspaper, aluminiumoxidedragers in korrel- en buisvorm werden gebruikt om het zilvermembraan te laten groeien. Zilver werd aan het membraan toegevoegd, en de omstandigheden die tijdens de operatie werden ervaren, dwongen het zilver om in het membraan te groeien, hogere prestaties leveren.

Met behulp van röntgenmicrocomputertomografie, het team kon in het membraan kijken en bevestigen dat de permeatie van CO ₂ en O2 stimuleerde zelfassemblage van zilverdendrieten.

belangrijk, de prestatie van het membraan bleek door middel van permeatiemetingen op het niveau dat nodig is om te concurreren met bestaande koolstofafvangprocessen. De permeabiliteit van het membraan was een orde van grootte hoger dan vereist, en de flux van CO ₂ was de hoogste gerapporteerde voor deze klasse van membraan.

Dr. Mutch voegde toe:"Deze besparingen zijn belangrijk - de kosten van het afvangen van koolstof zijn een van de belangrijkste factoren die de opname van de technologie beperken. Er is een gemeenschappelijke maatstaf voor membraanprestaties - de "bovengrens". Omdat ons membraan afhankelijk is van een unieke transportmechanisme, we vermijden de beperkingen van de meeste membraanmaterialen en gaan veel verder dan de bovengrens!

"We hopen dat deze studie nieuwe manieren inspireert om membranen te vormen, dat lagere kosten, en wekt ook de interesse in deze nieuwe klasse membraan voor toekomstige toepassingen om ons milieu te beschermen."