Grafeenikalvot vauhdittamaan hiilen talteenottoa

Hiilidioksidin (CO2) talteenotto teollisuuden päästöistä on ratkaisevan tärkeää ilmastonmuutoksen torjunnassa. Mutta nykyiset menetelmät, kuten kemiallinen absorptio, ovat kalliita ja energiaintensiivisiä.

Tiedemiehet ovat pitkään pitäneet grafeenia lupaavana vaihtoehtona kaasun erottamiseen, mutta laaja-alaisten, tehokkaiden grafeenikalvojen valmistaminen on ollut haaste.

Nyt EPFL:n tiimi, jota johtaa professori Kumar Agrawal, on kehittänyt skaalautuvan tekniikan huokoisten grafeenikalvojen luomiseksi, jotka selektiivisesti suodattavat hiilidioksidia kaasuseoksista.

Heidän lähestymistapansa leikkaa tuotantokustannuksia ja parantaa samalla kalvon laatua ja suorituskykyä, mikä tasoittaa tietä todellisille sovelluksille hiilidioksidin talteenotossa ja muuallakin.

Grafeenikalvot ovat erinomaisia kaasujen erottamisessa, koska niihin voidaan valmistaa juuri oikeankokoiset huokoset päästämään hiilidioksidin läpi samalla kun ne estävät suuremmat molekyylit, kuten typen. Tämä tekee niistä ihanteellisia voimalaitosten ja teollisuusprosessien hiilidioksidipäästöjen talteenottamiseen.

Mutta ongelman on ollut, että näiden kalvojen valmistaminen tarkoituksenmukaisessa mittakaavassa on ollut vaikeaa ja kallista.

Useimmat olemassa olevat menetelmät luottavat kalliisiin kuparikalvoihin kalvoihin tarvittavan korkealaatuisen grafeenin kasvattamiseksi ja vaativat herkkiä käsittelytekniikoita, jotka usein aiheuttavat halkeamia, mikä vähentää kalvon tehokkuutta. Haasteena on ollut löytää tapa luoda suuria, korkealaatuisia grafeenikalvoja kustannustehokkaalla ja toistettavalla tavalla.

EPFL-tiimi tarttui näihin haasteisiin suoraan. Ensinnäkin he kehittivät menetelmän korkealaatuisen grafeenin kasvattamiseksi edullisilla kuparikalvoilla, mikä vähentää dramaattisesti materiaalikustannuksia.

Ratkaisevaa on, että ne paransivat kaasun vuorovaikutusta grafeenin kanssa varmistaen tasaisen huokosten muodostumisen suurilla alueilla - mikä on keskeinen askel kohti teollista skaalautuvuutta.

Hiilen talteenoton lisäksi tätä menetelmää voitaisiin soveltaa myös muihin kaasun erotustarpeisiin, mukaan lukien vedyn puhdistaminen ja hapen tuotanto.

Skaalautuvan tuotantoprosessin ja kustannustehokkaiden materiaalien ansiosta EPFL:n innovaatio tuo grafeenikalvot askeleen lähemmäksi kaupallista elinkelpoisuutta.

Aiheesta aiemmin:

Grafeenia, fotosynteesiä ja tekoälyä vihreään energiantuotantoon

Ilmastomuutosten hillintää kahdella atomilla