Dit poeder haalt evenveel koolstofdioxide uit de lucht als een boom

Een typische grote boom kan evenveel absorberen 40 kg kooldioxide Uit de lucht in de loop van een jaar. Nu zeggen wetenschappers van UC Berkeley dat ze hetzelfde werk kunnen doen met minder dan een half pond fijn geel poeder.

Het poeder is ontworpen om broeikasgassen in de microscopisch kleine poriën op te vangen en vervolgens vrij te geven wanneer het klaar is om ergens te worden vastgehouden waar het niet kan bijdragen aan de opwarming van de aarde. Volgens engadget was het materiaal na 100 dergelijke cycli bij tests nog steeds in goede staat. studie Woensdag gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

“Het presteert prachtig”, zei hij. Omar YaghiA reticulochemie aan de Universiteit van Californië in Berkeley en hoofdauteur van de studie. “Op basis van de stabiliteit en het gedrag van het materiaal op dit moment denken we dat het duizenden cycli meegaat.”

Het poeder, COF-999 genaamd, kan worden ingezet in de soorten grootschalige directe luchtafvanginstallaties die in opkomst zijn om de hoeveelheid koolstof in de atmosfeer te verminderen.

Het is noodzakelijk om de concentratie kooldioxide in de atmosfeer onder de 450 delen per miljoen te houden om de opwarming van de aarde te beperken tot niet meer dan 2 graden Celsius boven het pre-industriële niveau en om enkele van de verschrikkelijke gevolgen van klimaatverandering te voorkomen, zeggen wetenschappers. Metingen uitgevoerd bij het Mauna Loa Observatorium op Hawaï geven aan dat er momenteel kooldioxideniveaus aanwezig zijn 423 ppm.

“Je moet koolstofdioxide uit de lucht halen, daar kun je niet omheen”, zegt Yaghi, tevens senior wetenschapper aan de Universiteit van Berkeley. Bakkar Instituut voor Digitale Materialen voor de Planeet. “Zelfs als we stoppen met het uitstoten van koolstofdioxide, moeten we het nog steeds uit de lucht halen. We hebben geen andere opties.”

Klaus Lackneroprichter en directeur van Centrum voor negatieve koolstofemissies Onderzoekers van de Arizona State University zijn het erover eens dat directe luchtopvang een belangrijk instrument zal worden voor het vastleggen van koolstof en het afkoelen van de planeet zodra belangrijke hindernissen zijn overwonnen. Hij zei dat de vooruitgang in de nieuwe studie kan helpen.

“Ze openen de deur naar een nieuwe familie van methoden”, zegt Lackner, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Wanneer het poeder onder een scanning-elektronenmicroscoop wordt bekeken, lijkt het op kleine basketballen met miljarden gaatjes erin, zegt onderzoeksleider Zhihui Zhou, een materiaalchemicus die aan zijn doctoraat werkt aan de Universiteit van Californië, Berkeley.

Deze structuren worden bij elkaar gehouden door enkele van de sterkste chemische bindingen in de natuur, waaronder die welke koolstofatomen in diamanten veranderen. Aan de steigers zijn verbindingen bevestigd die aminen worden genoemd.

Wanneer lucht door constructies stroomt, zijn de meeste… Zijn componenten ongehinderd passeren. Maar aminen, die basisch zijn, binden zich aan kooldioxide, dat zuur is.

Illustratie van de structuur van COF-999, met poriën die kooldioxidemoleculen opvangen.

(Chaoyang Zhao)

Deze koolstofdioxidemoleculen zullen op hun plaats blijven totdat wetenschappers ze losmaken door hitte toe te passen. Dan kunnen ze het waarschijnlijk opzuigen voor bewaring Pomp ze diep in de grond‘Zei Zhou.

Zodra de kooldioxide uit het poeder is verwijderd, kan het hele proces opnieuw beginnen.

Om de koolstofverwijderingscapaciteiten van COF-999 te testen, verpakten de onderzoekers het poeder in een roestvrijstalen buis ter grootte van een rietje en stelden het twintig dagen lang bloot aan de buitenlucht van Berkeley.

Bij binnenkomst in de buis bevatte de lucht van Berkeley koolstofdioxide in concentraties variërend van 410 ppm tot 517 ppm. Toen hij aan de andere kant naar buiten kwam, konden wetenschappers helemaal geen koolstofdioxide detecteren, zei Zhou.

Het poeder heeft volgens de makers veel voordelen ten opzichte van andere materialen.

Het poreuze ontwerp vergroot het oppervlak, wat betekent dat er meer plaatsen zijn om koolstofdioxidemoleculen vast te houden. Als gevolg hiervan vangt het koolstofdioxide op met een snelheid “minstens 10 keer sneller” dan andere materialen die worden gebruikt om directe lucht op te vangen, zei Chu.

Yaghi voegde eraan toe dat de teamleden verbeteringen zijn blijven doorvoeren en op koers liggen om hun capaciteit volgend jaar te verdubbelen.

Een ander voordeel is dat COF-999 zijn grip op kooldioxide zal verliezen wanneer het wordt verwarmd tot ongeveer 140 graden Fahrenheit. Soortgelijke materialen moeten worden verwarmd tot 250 graden Fahrenheit om de koolstof te extraheren, zei Zhou.

Het poeder is ook duurzamer. Zhu zei dat het team een ​​nieuwere versie testte die 300 cycli draaide voordat het experiment eindigde.

Dit is een veelbelovend teken, zei Lackner.

“Het krijgen van 100 cycli en het zien van geen verslechtering suggereert dat je duizenden cycli kunt hebben,” zei hij. “Of je honderdduizenden cycli kunt krijgen, weten we niet.”

Om het op industriële schaal in te zetten, zou een soort grote metalen doos nodig zijn waar lucht doorheen kan zonder al het poeder weg te blazen, zei Chu. Deze dozen moeten worden gegroepeerd in hoeveelheden die doen denken aan een moderne chemische of petroleumfabriek.

Torenhoge constructies van ventilatoren en bakken vangen kooldioxide op in een fabriek voor directe luchtopvang in Tracy, Californië, die vorig jaar werd geopend.

(Paul Kuroda/For The Times)

Een versie van COF-999 zou binnen twee jaar klaar kunnen zijn voor live luchtopnamestations, zei Yaghi. Hij kon de kosten van massaproductie niet inschatten, maar zei dat er geen dure of exotische materialen voor nodig waren.

Yaghi richtte een bedrijf op, gevestigd in Irvine AtokoOm zijn onderzoek naar koolstofafvang en andere technologieën te commercialiseren. Atoko hielp de nieuwe studie financieren. (Andere financiële ondersteuners zijn onder meer het Bakkar Instituut en de Koning Abdulaziz Stad voor Wetenschap en Technologie.)

Daarnaast heeft UC Berkeley een patentaanvraag ingediend voor COF-999, waarin Yagi en Zhou als uitvinders worden genoemd.

Lackner zei dat het hele live-air capture-proces “10 keer goedkoper moet worden dan het nu is” voordat het een echte impact kan hebben op de natuur. Honderden miljarden tonnen kooldioxide Welke wetenschappers zouden graag de atmosfeer willen opruimen.

Efficiëntere materialen voor het oogsten van koolstofdioxide zouden helpen, maar Lackner zei dat hij zich meer tijd besteedt aan problemen zoals warmteverlies als de temperatuur stijgt om koolstof te verzamelen, zodat het ondergronds kan worden geïnjecteerd.

‘Er zijn duizenden dingen die hieraan bijdragen’, zei hij.