Новый сорбент поможет улавливать углекислый газ на МКС и подлодках | Новости науки
Новый сорбционный материал для улавливания углекислого газа создали томские химики. Его можно использовать в системах «замкнутого цикла» — космических кораблях, подводных лодках, а также для очистки сбросовых газов на предприятиях и развития зеленой энергетики.
Новый материал можно использовать многократно и его будут изготавливать из отечественного сырья, сообщила пресс-служба Томского государственного университета (ТГУ). Проект реализуется при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
«Проблема улавливания и переработки углекислого газа является весьма актуальной как в контексте снижения углеродного следа, так и для обеспечения безопасности людей. Сорбенты, используемые сейчас в системах „замкнутого цикла“, главным образом основаны на разработках советских лет и во многом не отвечают современным требованиям, предъявляемым к материалам такого типа», — объяснил автор проекта, заведующий научно-исследовательской лабораторией пористых материалов и сорбции химического факультета ТГУ Григорий Мамонтов.
Чаще всего в настоящее время ученые используют два типа решений. Первое — аминосоединения, стабилизированные на пористых материалах, минусом которых является выделение летучих веществ, что нежелательно в местах присутствия людей. Второе представляет собой химическую реакцию СО2 с оксидами CaO или MgO. Реакция является практически необратимой, после использования такой поглотитель нужно утилизировать или регенерировать при очень высоких температурах, что делает его неудобным для использования.
Химики ТГУ смогли найти более эффективное решение задачи. Они разработали регенерируемые сорбенты, что позволяет использовать накопленный углекислый газ для дальнейшей промышленной переработки и получения ценных продуктов. Основой для нового сорбента выступают соединения циркония, в том числе Zr-содержащий металлорганический координационный полимер UiO-66.
«К преимуществам нового материала можно отнести способность улавливать углекислый газ в относительно малых концентрациях (0,4–2%), то есть на уровне его содержания в воздухе или в выдохе человека — рассказал Григорий Мамонтов. — Наряду с этим важно, что регенерация сорбента после использования осуществляется без высоких температур, в нашем случае — не выше 120°С. После извлечения из сорбента углекислого газа сорбционная емкость материала полностью восстанавливается, он готов к адсорбции новой порции СО2. Многоразовый сорбент дает большое преимущество в плане эффективности и экономики использования».
Новый материал можно применять для улавливания углекислого газа в системах «замкнутого цикла», очистки воздуха в местах с большим скоплением техники и людей, при этом плохо вентилируемых, к примеру, на подземных парковках торговых центров, аэропортов и других объектах. Еще одно перспективное направление применения нового сорбента — очистка сбросовых газов промышленных предприятий. В медицине сорбент может использоваться в очистке синтетических смесей для дыхания или наркоза от выдыхаемого человеком СО2.
К концу 2024 года химики ТГУ планируют наработать первую опытную партию сорбента и передать ее на производства для проведения испытаний в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации.
Новый сорбент создан по стратегическому проекту «Технологии безопасности», который ТГУ реализует при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты».