Új szén-dioxid-megkötő módszerek állnak bevetésre készen a klímaváltozás elleni harcban

Nincsen túlélhető és fenntartható jövőnk tudomány nélkül, ahogy nekünk sincsen nélkületek. Támogasd a Qubit munkáját!

Alumínium-szilikátból, más néven zeolitból, zselatinból és cellulózból tervezett szuperkönnyű, és szuperpotens szén-dioxid-elnyelő anyagot két svédországi egyetem közös kutatócsoportja. A Chalmers Műszaki Egyetem és a Stockholmi Egyetem kutatói szerint az általuk fejlesztett anyag nemcsak könnyű, hanem strapabíró és újrahasznosítható is. Az anyag teherbírását a cellulóz, szén-dioxid-elnyelő képességét a zeolit adja. A két fő alkotóelem egyike sem gyengíti a másik teljesítményét, ráadásul a rendszer a kutatók szerint stabil és költséghatékony.

A szén-dioxid-megkötés technológiáját eredetileg az olajkutak hatékonyságnövelésére használták

A szén-dioxid-megkötés és -tárolás, vagyis a CCS technológia (Carbon Capture and Storage) a szén-dioxid légkörbe jutását hivatott megakadályozni, például azokban az erőművekben, amelyek nagy mennyiségű szén-dioxidot bocsátanak a légkörbe. Az üvegházhatású gázt a füstből vagy még az égetés előtt, a tüzelőanyagból kivonják, sűrítik, szállítják és megkötött formában tárolják. Minderre egyébként meglepő módon nem az egyre katasztrofálisabb következményekkel fenyegető klímaváltozás támasztott igényt. A szén-dioxid megkötésére már az 1970-es évektől tettek kísérleteket, igaz, akkor még nem az erőművekben, hanem az olajkitermelő egységekben. A szén-dioxid lesajtolása ugyanis megnövelte a termelő kutak hatékonyságát. Később azonban, az 1980-as évek közepétől rohamosan csökkenő olajárak mellett már nem érte meg a meglehetősen drága technológiát alkalmazni – olvasható a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Energetikai Gépek és Rendszerek tanszékének vonatkozó oktatási anyagában (pdf). 

A légkör szén-dioxid-terhelésének csökkentését szolgáló erőművi szén-dioxid-leválasztás, csakúgy, mint az olajkitermelés hatékonyságának növelését célzó művelet, meglehetősen költséges mulatság. Az üzemeltetési költségek növekedése olyan mértékű, hogy akár meg is duplázhatja a villamos energia előállításának a költségét. A szén-dioxid megkötésére egyelőre csak az égetés utáni elnyelés, vagyis az abszorpciós módszer áll rendelkezésre. A szén-dioxid elnyeléséhez aminokat vagy ammóniát használnak.

Az efféle abszorpciós rendszerek legfőbb hátránya, hogy az oldószer gyorsan használhatatlanná válik az elnyelt szén-dioxid miatt, így a megfelelő működés fenntartásához folyamatosan pótolni kell. A csöveken és tartályokon áthaladó vegyületek ráadásul erősen korrozívak, így az egyes elemeket gyakran kell cserélni. A megkötött szén-dioxidot nehéz a folyékony halmazállapotú oldóanyagból kivonni – sorolták a meglévő rendszerek problémáit az új, zeolit-alapú anyagot kifejlesztő svéd kutatók. Szerintük ugyanis az amin-, illetve ammónia-alapú szén-dioxid-megkötés nemcsak nem hatékony, de a keletkező melléktermékek ráadásul maguk sem környezetkímélőek, így kétséges, hogy hajtanak-e az eddig kifejlesztett rendszerek bármi hasznot. 

A svédek új, szuperkönnyű szén-dioxid-megkötő habját egy virág bibéi is képesek megtartaniFotó: Luis Valencia / Stockholm University

Szén-dioxid-megkötéssel többen is próbálkoznak, az eredmények még váratnak magukra

A zeolitokról régóta tudják, hogy alkalmasak lennének a szén-dioxid ipari megkötésére, csakhogy az alumínium-szilikáttal nem könnyű dolgozni. A svéd kutatók úgy hidalták át az eddigi nehézségeket, hogy egészen apró zeolit-részecskéket integráltak porózus cellulózhabba. Az általuk kidolgozott technológiának ez az eljárás a leglényegesebb eleme, ez biztosítja, hogy a szén-dioxid-elnyelő hab rendkívül könnyű, ugyanakkor nagyon hatékony legyen. A kutatók abban bíznak, hogy speciális habjuk segítségével akár az egész Föld légkörében a klímacél mértéke alá lehetne csökkenteni a légköri szén-dioxid mennyiségét.

A zeolitalapú szén-dioxid-megkötő habot feltaláltó kutatócsoportok vezetői, Walter Rosas Arbelaez (balra) és Anders Palmqvist anyagtudósokFotó: Johan Bodell / Chalmers University of Technology

Nem a svéd kutatók az elsők, akik a szén-dioxid-megkötés 22-es csapdájára keresik a megoldást. Szeptemberben a Kiotói Egyetem Integrált Sejt-Anyagtudományi Intézetének (iCeMS) kutatói számoltak be a Nature Communicationsben egy olyan, általuk létrehozott szén-dioxid-csapdázást végző új anyagról, amely szelektíven fogja fel és köti meg a gázmolekulákat, miközben iparilag is hasznosítható anyaggá alakul. Az általuk tervezett porózus anyag egy cinkionokból álló koordinációs polimer váz, amelynek struktúrájában egy propellerszerű molekuláris szerkezetű szerves komponens gondoskodik arról, hogy a szén-dioxid csapdába essen. Módszerükkel elsősorban a poliuretán műanyagokban és a ruházati, háztartási termékek gyártásában látják biztosítottnak a szén-dioxid újrahasznosítását. 

Az amerikai Hypergiant Industries ugyancsak nemrégiben rukkolt elő egy leginkább hűtőgépre hasonlító bioreaktorral, amelyben egy speciális algafajt használtak arra, hogy szén-dioxidot kössön meg közvetlenül a levegőből. A cég szerint az Eos Bioreaktor nevű háztartási gépben hadra fogott algák, nevezetesen a Chlorella vulgaris nevű mikroalga 400-szor annyi szén-dioxidot képesek megkötni, mint egy fa. A mesterséges intelligenciás technológiával megtámogatott berendezés nemcsak optimalizálja a szén-dioxid-kivonáshoz a fénybeállításokat, a hőmérsékletet és a pH-értéket, de a folyamat végén újrahasznosítható bioüzemanyagot is kiad magából. 

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: