Chemische ingenieurs van EPFL hebben een grafeenfilter ontwikkeld voor het afvangen van koolstof dat de efficiëntie van commerciële afvangtechnologieën overtreft. en kan de kosten voor het afvangen van koolstof verminderen tot $ 30 per ton koolstofdioxide.

Een van de belangrijkste boosdoeners van de opwarming van de aarde is de enorme hoeveelheid koolstofdioxide die de atmosfeer in wordt gepompt, voornamelijk door de verbranding van fossiele brandstoffen en de productie van staal en cement. In antwoord, wetenschappers hebben een proces uitgeprobeerd dat afvalkooldioxide kan vasthouden, transporteren naar een opslagplaats, en vervolgens deponeren op een plaats waar het niet in de atmosfeer kan komen.

Het probleem is dat het opvangen van koolstof uit elektriciteitscentrales en industriële emissies niet erg kosteneffectief is. De belangrijkste reden is dat afvalkooldioxide niet zuiver wordt uitgestoten, maar wordt gemengd met stikstof en andere gassen, en om het uit industriële emissies te halen, is extra energieverbruik nodig, wat een duurdere rekening betekent.

Wetenschappers hebben geprobeerd een energiezuinig koolstofdioxidefilter te ontwikkelen. aangeduid als een "membraan, " deze technologie kan koolstofdioxide uit het gasmengsel halen, die vervolgens kunnen worden opgeslagen of omgezet in bruikbare chemicaliën. "Echter, de prestaties van de huidige koolstofdioxidefilters zijn beperkt door de fundamentele eigenschappen van de momenteel beschikbare materialen, " legt professor Kumar Varoon Agrawal uit aan EPFL's School of Basic Sciences (EPFL Wallis Wallis).

Nutsvoorzieningen, Agrawal heeft een team van chemische ingenieurs geleid om 's werelds dunste filter van grafeen te ontwikkelen, het wereldberoemde 'wondermateriaal' dat in 2010 de Nobelprijs voor Natuurkunde won. Maar het grafeenfilter is niet alleen het dunste ter wereld, het kan ook kooldioxide scheiden van een mengsel van gassen zoals die afkomstig zijn van industriële emissies en dit met een efficiëntie en snelheid die de meeste huidige filters overtreft. Het werk is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

"Onze aanpak was eenvoudig, " zegt Agrawal. "We maakten gaten ter grootte van koolstofdioxide in grafeen, waardoor kooldioxide kon stromen terwijl andere gassen zoals stikstof werden geblokkeerd, die groter zijn dan koolstofdioxide." Het resultaat is een recordprestatie voor het opvangen van koolstofdioxide.

Ter vergelijking, huidige filters zijn vereist om 1000 gaspermeatie-eenheden (GPU's) te overschrijden, terwijl hun koolstofvastleggende specificiteit, aangeduid als hun "koolstofdioxide/stikstofscheidingsfactor" moet hoger zijn dan 20. De membranen die de EPFL-wetenschappers hebben ontwikkeld, vertonen een meer dan tienvoudig hogere koolstofdioxidepermeantie bij 11, 800 GPU's, terwijl hun scheidingsfactor 22,5 bedraagt.

"We schatten dat deze technologie de kosten van het afvangen van koolstof met bijna $ 30 per ton koolstofdioxide zal verlagen, in tegenstelling tot commerciële processen waar de kosten twee tot vier keer hoger zijn, ", zegt Agrawal. Zijn team werkt nu aan het opschalen van het proces door een demonstratie van een proeffabriek te ontwikkelen om 10 kg kooldioxide per dag af te vangen, in een project gefinancierd door de Zwitserse overheid en de Zwitserse industrie.