Kohlenstoffabscheidung nimmt mit neuer kostengünstiger Methode schwammartige Form an

Ein internationales Team von Wissenschaftlern verwendet poröse, schwammartige Materialien, die Kohlendioxid in ihren Hohlräumen einschließen und gleichzeitig andere Gase wie Stickstoff durchlassen können.

Die Materialien bestehen aus Zucker und kostengünstigen Alkalimetallsalzen, wären also kostengünstig genug für den großtechnischen Einsatz und könnten besonders wirksam zur Begrenzung der Umweltschäden von Kohlekraftwerken sein.

Das Papier des Teams ist veröffentlicht in Angewandte Chemie, eine Publikation der Gesellschaft Deutscher Chemiker. Phillip Milner, Assistenzprofessor für chemische und chemische Biologie an der Cornell University, leitete die Zusammenarbeit.

In den letzten 100 Jahren war die führende Methode zur Kohlenstoffabscheidung in der Chemie ein Prozess, der als Aminwäsche bekannt ist. Amine sind organische, von Ammoniak abgeleitete Verbindungen, die Stickstoff enthalten. In wässriger Lösung sind sie in der Lage, Kohlendioxid selektiv aus Gasgemischen zu entfernen. Sauerstoff baut sie jedoch bei jedem Zyklus ab, was bedeutet, dass immer mehr Material produziert werden müsste, was die Kosten in die Höhe treibt.

Anstatt herauszufinden, wie das Oxidationsproblem in Aminen überwunden werden kann, hat Milners Labor mit einer anderen Materialfamilie experimentiert und sie speziell für die Kohlendioxidabscheidung entwickelt.

Das neue Projekt konzentriert sich auf schwammartige Materialien, die in ihren Poren Hydroxidstellen enthalten. Typischerweise reagieren Lösungen von Hydroxidsalzen reversibel mit Kohlendioxid und bilden Bicarbonatsalze, wie Backpulver, die das Kohlendioxid einfangen. Doch um das Hydroxidsalz zu regenerieren, muss das Material auf 500 bis 800 Grad Celsius erhitzt werden – kein leichtes und auch kein billiges Unterfangen.

Die Hauptautorin und Doktorandin Mary Zick fand heraus, dass sie durch Einarbeiten von Bündeln von Zuckermolekülen namens Cyclodextrine als Starter und Kochen mit Alkalimetallsalzen in Wasser ein schwammartiges Material schaffen konnte, das mit Hohlräumen durchsetzt ist, in denen Kohlendioxid stark bindet. aber in dem andere Gase wie Stickstoff leicht passieren.

„Kohleemissionen sind immer noch der größte anthropogene Verursacher von Kohlendioxidemissionen in der Welt“, sagte Milner. „Das Schöne an dieser Arbeit ist, dass Mary nicht nur ein Material gefunden hat, das für die Kohlendioxidabscheidung aus Kohlerauchgas nützlich ist, sondern sie hat auch die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen skizziert, die es uns ermöglichen werden, Materialien für andere Anwendungen zu entwickeln, wie z. B. die Abscheidung von CO2 aus natürlichen Quellen Gaskraftwerke und vielleicht sogar aus der Luft, was eine der ganz großen Herausforderungen unserer Zeit ist.“