Edullisempaa savukaasujen hiilidioksidin pesua

Uudet havainnot viittaavat lupaavaan yksinkertaiseen, taloudelliseen ja mahdollisesti uudelleen käytettävään materiaaliin voimalaitosten savukaasujen pesuun.

National Institute of Standards and Technologyssa (NIST) toimivan kansainvälinen tutkijaryhmän tutkimuskohteena on MOF-yhdisteisiin kuuluva alumiiniformiaatti. Aineryhmänä metalliorgaanisilla kehyksillä on ollut suuri potentiaali suodattaa ja erottaa orgaanisia materiaaleja toisistaan. Tämä kyky johtuu niiden luonnostaanhuokoisesta rakenteesta.

Erityisesti alumiiniformiaatilla (ALF) on kyky erottaa hiilidioksidi (CO2) muista savukaasujen aineista.

"Tästä työstä tekee jännittävän se, että ALF toimii todella hyvin verrattuna muihin tehokkaisiin CO2-adsorbentteihin, mutta se kilpailee suunniteltujen yhdisteiden kanssa yksinkertaisuudessaan, yleisessä vakaudessaan ja valmistuksen helppoudessa", kertoo kemisti Hayden Evans.

"Se on valmistettu kahdesta helposti ja runsaasti löytyvästä aineesta, joten ALF:n valmistaminen laajaan käyttöön pitäisi olla mahdollista erittäin alhaisin kustannuksin."

Hiilidioksidin pesu savukaasusta on looginen lähestymistapa mutta tehokkaan pesurin luominen on osoittautunut haastavaksi.

Hiilivoimaloiden savujen kaasuseos on tyypillisesti melko kuuma, kostea ja syövyttävä – ominaisuudet, jotka ovat vaikeuttaneet taloudellisen materiaalin löytämistä. Jotkut muut MOF:t toimivat hyvin, mutta ovat kalliita; toiset halvempia, mutta toimivat riittävän hyvin vain kuivissa olosuhteissa eli vaatii kustannuksia kasvattavan kuivausvaiheen.

Tässä työssä tutkijat onnistuivat täyttämään muut vaatimukset paitsi vakauden erittäin kosteissa olosuhteissa. ALF:n käyttö olisi kuitenkin tarpeeksi halpaa, jotta kuivausvaiheesta tulee kannattava vaihtoehto.

Alumiiniformiaatti on valmistettu alumiinihydroksidista ja muurahaishaposta, kahdesta kemikaalista, joita on runsaasti ja helposti saatavilla markkinoilla. Se maksaisi alle dollarin kilolta, ollen näin jopa sata kertaa halvempi kuin muut vastaavan suorituskyvyn omaavat materiaalit.

Potentiaalisuudestaan huolimatta testattu yhdiste ei ole valmis välittömään käyttöön. Insinöörien olisi suunniteltava menettely sen luomiseksi suuressa mittakaavassa ja sopiva prosessi savukaasujen kosteuden vähentämiseksi.

Myös se, mitä hiilidioksidille tehdään myöhemmin, on tärkeä kysymys. Käynnissä on tutkimuksia alumiiniformiaatin muuntamiseksi muurahaishapoksi, joka on toinen sen ainesosasta.

Ajatuksena tässä on, että alumiiniformiaatti voisi tulla osaksi syklistä prosessia, jossa se poistaa CO2:ta pakokaasuvirroista ja että talteen otettua CO2:ta käytetään lisäämään muurahaishapon tuottoa. Tätä muurahaishappoa käytettäisiin sitten tuottamaan lisää alumiiniformiaattia, mikä vähentäisi edelleen materiaalikierron kokonaisvaikutusta ja kustannuksia.

Aiheesta aiemmin:

Mullistava hiilidioksidin talteenottotekniikka

Puhdasta polttoainetta auringonvalosta, CO2:sta ja vedestä

Hiilidioksidipäästöt vedyksi ja sähköksi