Thông tin Bảo vệ môi trường

Thứ Bảy, ngày 8/8/2020 |

Tin thế giới

Tách CO2 khỏi khí thải công nghiệp bằng màng lọc khí hiệu suất cao

08/07/2020 1:13:03 PM (moitruong.com.vn) Các nhà nghiên cứu tại khoa Năng lượng của Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge và Đại học Tennessee đã nghiên cứu thành công vật liệu màng flo để thu giữ và tách CO2 khỏi khí thải công nghiệp với giả thành rẻ và hiệu suất cao.


Hình ảnh minh họa (Internet)

Kết quả được công bố trên Tạp chí Chem cho thấy vật liệu màng flo này có thể khắc phục các rào cản về tính chọn lọc và tính thẩm thấu của các vật liệu hiện tại. Đây là những thông số chính quyết định hiệu suất thu giữ carbon trong môi trường thực.

Màng lọc khí là một công nghệ đầy hứa hẹn nhưng vẫn đang trong giai đoạn phát triển để ứng dụng trong việc giảm lượng khí thải CO2 đi vào khí quyển từ sự đốt cháy hoặc khói thải ra bởi các ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch.

Nguyên lý của mảng lọc khí rất đơn giản: nó bao gồm một màng mỏng và xốp hoạt động như một bộ lọc các hỗn hợp khí thải. Nó chỉ cho phép CO2 đi qua nhờ vào sự chênh lệch áp suất giữa 2 bên màng nhưng ngăn cản oxy, nitơ và các khí khác đi theo.

Không giống như các phương pháp hóa học hiện có để thu giữ CO2 từ các nhà máy công nghiệp, màng lọc khí dễ lắp đặt và có thể hoạt động không cần giám sát trong thời gian dài mà không cần thêm chi phí năng lượng bổ sung.
 
Các màng lọc khí cần có áp lực lớn ở một bên và thường là chân không ở một bên kia để duy trì dòng khí lưu thông tự do. Đó là lý do tại sao tính chọn lọc và tính thấm của vật liệu rất quan trọng để phát triển công nghệ.

Các vật liệu hoạt động kém đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để đẩy khí qua hệ thống, vì vậy các vật liệu tiên tiến là chìa khóa để giảm chi phí về năng lượng.

Cho đến nay không có một vật liệu tự nhiên nào mà chỉ có một vài vật liệu tổng hợp vượt qua được giới hạn trên Robeson-một ranh giới ràng buộc giữa độ chọn lọc và tính thấm của vật liệu.

Các vật liệu có độ chọn lọc và độ thẩm thấu đủ cao để tách khí CO2 hiệu quả là rất hiếm và thường được chế tạo từ các vật liệu ban đầu đắt tiền, đòi hỏi thời gian dài và phức tạp hoặc là các chất xúc tác kim loại chuyển tiếp tốn kém.

Nhóm nghiên cứu đã quyết định đưa nguyên tử flo vào vật liệu màng polymer để cải thiện khả năng thu giữ và tách CO2 khỏi hỗn hợp khí thải.

Nguyên tố flo được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như teflon và kem đánh răng. Tính chất ưa carbon của flo làm cho nó trở nên hấp dẫn cho các ứng dụng trong thu giữ và phân tách carbon.

Flo có giá cả rẻ vì vậy nó trở thành một lựa chọn tương đối phải chăng để phát triển các công nghệ chế tạo chi phí thấp.

Đầu tiên, các nhà khoa học đưa flo vào một màng poplymer sử dụng phương pháp hóa học đơn giản và những nguyên liệu sẵn có trên thị trường.

Tiếp theo, vật liệu được gia nhiệt để tạo nên cấu trúc xốp cần thiết để thu giữ CO2. Quá trình này vẫn lưu giữ lại những nhóm flo trong cấu trúc và cải thiện tính chọn lọc CO2 của vật liệu. Phương pháp này đã vượt qua được những trở ngại của những phương pháp tổng hợp khác.

Cách tiếp cận đã dẫn đến một vật liệu ưa carbon với diện tích bề mặt cao và cấu trúc siêu vi ổn định trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao. Tất cả những yếu tố này làm cho nó trở thành một ứng cử viên đầy triển vọng cho màng thu giữ và tách CO2.

Thiết kế mới lạ của vật liệu góp phần vào hiệu suất đặc biệt của nó. Vật liệu này được quan sát có mức độ chọn lọc và tỷ lệ thẩm thấu cao vượt quá giới hạn trên Robeson. Đây là điều mà chỉ một số ít vật liệu đạt được.

Popovs nói: "Thành công của chúng tôi thể hiện sự khả thi để tận dụng flo trong vật liệu màng trong tương lai. Hơn nữa, chúng tôi đã đạt được mục tiêu này bằng cách sử dụng các vật liệu ban đầu rẻ tiền và có sẵn trên thị trường".

Khám phá này đã mở rộng các lựa chọn thực tế cho vật liệu màng thu giữ carbon và mở ra hướng đi mới để phát triển màng flo với các chức năng đặc thù khác.

Các tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu cơ chế màng flo hấp thụ và vận chuyển CO2 để thiết kế các hệ thống thu giữ carbon tốt hơn với các vật liệu được thiết kế phù hợp để thu giữ khí thải CO2.

Nguồn: sciencedaily.com
 
Thảo Nguyên (moitruong.com.vn)
Share |

Các tin khác:

Chai nhựa có 1 trong 3 ký hiệu sau là cực kỳ độc hại

Chai nhựa có 1 trong 3 ký hiệu sau là cực kỳ độc hại

Không phải loại nhựa nào cũng có thể tái sử dụng. Bạn nên hiểu những ký hiệu của nhà sản xuất để tránh dùng sai. Xem thêm bài khác

Xem các video khác