ساخت غشایی که CO۲ را از بقیه گازها جدا می‌کند

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس الرت، دانشمندان نوع جدیدی از غشای نقره خودمونتاژ را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند برای گرفتن انتشار کربن دی اکسید(CO2) قبل از اینکه شانس انتشار در جو را داشته باشد، مورد استفاده قرار گیرد.

محققان با استفاده از تکنیکی که می‌گویند قبلاً هرگز مورد آزمایش قرار نگرفته بود، غشای جداساز گازی خود را با اندکی از فلز ارزشمند نقره ساختند و جریان CO2 را برای رشد کریستال های کوچک نقره یا دندریت ها روی این غشاء قرار دادند.

سپس این دندریت‌ها بازده ساختار را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند و باعث می‌شوند مقادیر زیادی CO2 و اکسیژن بدون نیاز به استفاده از میزان زیادی از این فلز گرانبها مانند روش‌های پیشین از آن عبور کند.

"گرگ ماچ" مهندس تسخیر کربن از دانشگاه نیوکاسل در انگلستان توضیح داد: ما تمام این غشاء را از نقره نساخته‌ایم. در عوض، ما مقدار کمی از نقره را به آن اضافه کردیم و آن را درون غشاء پرورش دادیم و عملکردی را که می‌خواستیم به آن اضافه کردیم.

این فرآیند نمونه‌ای از آن چیزی است که ضبط و ذخیره کربن(CCS) نام دارد که شامل طیف گسترده‌ای از رویکردها برای فیلتر انتشار CO2 با هدف جلوگیری از جاری شدن آن در جو و گرم شدن کره زمین است.

تعداد متنوعی از پروژه‌های CCS صنعتی در سراسر جهان اجرا شده است که برخی از آنها به چند دهه قبل بر می‌گردد. اما این حوزه هنوز در حال پیشرفت است و پیشرفت‌های علمی و اقتصادی در زمینه ضبط کربن در همه زمان‌ها صورت می‌گیرد.

یک محدودیت بزرگ که باعث از بین رفتن برخی از ایده‌ها حول CCS می‌شود، هزینه آن است. در حالی که دانشمندان ایده‌های درخشان و بی‌نظیری دارند که با موفقیت در آزمایشگاه تحقق می‌یابند، دریافتن چگونگی عملی ساختن و مقرون به صرفه کردن آنها در مقیاس صنعتی چیز دیگری است.

نقره نمونه دیگری از این چالش را نشان می‌دهد. در حالی که همه می‌دانند که نقره یک فلز گرانبها است، بسیاری از ما نمی‌دانیم که این ماده برای استفاده در برخی از برنامه‌های CCS نیز بسیار مؤثر است.

چند روش مختلف وجود دارد که می‌توان CO2 را از سایر گازها جدا کرد: با جذب، جذب سطحی و استفاده از غشاهای جداساز که بازیگرهای اصلی هستند.

غشاها در CCS به عنوان یک مانع نفوذپذیر عمل می‌کنند تا برخی از گازها را متوقف کنند، در حالی که به سایرین اجازه عبور می‌دهند. محققان می‌گویند هنگامی که نقره در کلاسی از غشاها به نام "غشاهای دو فاز کربنات مذاب" استفاده می‌شود، برخی از قوی‌ترین کارایی‌هایی را که در جداسازی CO2 دیده می‌شود، ارائه می‌دهد.

البته نقره یک ماده ارزان نیست که همین امر، مشکل ساز است. اما محققان دانشگاه نیوکاسل در مطالعه جدید خود، راهی برای استخراج مزایای استفاده از نقره در فرآیند جداسازی CO2 دریافت که در واقع نیازی به مقدار زیادی از عناصر نقره ندارد.

محققان در آزمایشات خود از قرص‌ها و لوله‌های آلومینیوم اکسید برای ساخت پایه غشای خود استفاده کردند و فقط مقداری نقره به مخلوط اضافه کردند. هنگامی که غشاء به کار می‌افتد، شبکه‌ای از دندریت‌های نقره بر روی سازه شروع به رشد می‌کند.

محققان توضیح می‌دهند: از طریق رشد غیرتعادلی دندریت‌های نقره، از مقادیر اندکی از نقره استفاده می‌شود که به تولید غشایی کم هزینه منجر می‌شود.

این گروه می‌گوید که این غشاء به بیشترین بازده تاکنون رسیده است، در حالی که میزان نقره مورد نیاز به طرز چشمگیری کاهش یافته است.

"ماچ" می‌گوید: مهم تر از همه، عملکرد غشاء در حد مورد نیاز برای رقابت با فرآیندهای موجود در جذب کربن است. در واقع این احتمالاً باعث می‌شود که تجهیزات مورد نیاز برای این کار به طور قابل توجهی کاهش یابد و به طور بالقوه هزینه‌های عملیاتی را نیز کاهش می‌دهد.

اگر ما بخواهیم از نقره در غشاهای CCS استفاده کنیم، ورای سودآوری اقتصادی آن، محققان پیشنهاد می‌کنند که با استفاده از مکانیسم‌های نفوذ که تاکنون کاملاً مورد کاوش قرار نگرفته اند، می‌توانیم به دنبال روش‌های جدید تولید غشاها باشیم.

این مطالعه در مجله Energy & Environmental Science منتشر شده است.