Nytt och hållbart material för infångning av koldioxid

Just nu går diskussionerna om infångning av koldioxid och utveckling av CCS (Carbon Capture and Storage) teknik heta. Stora satsningar och investeringar drivs på från såväl politiker som industrin, för att vi ska kunna minska koldioxidutsläppen tillräckligt snabbt och kunna möta klimatförändringarna. Än så länge har material och processer varit förknippade med avsevärda negativa bieffekter och höga kostnader. Nu visar forskning att det går att få fram mer hållbara alternativ där en mycket god förmåga att selektivt fånga in koldioxid kan ge lägre användningskostnader. Bio-baserade hybridskum med högt innehåll av CO2 adsorberande zeoliter har mycket lovande egenskaper. Materialets porösa, öppna struktur gör förmågan att adsorbera koldioxiden väldigt hög.

– I det nya materialet har vi kombinerat zeoliters goda förmåga att fånga in koldioxid med cellulosans starka mekaniska egenskaper vilket ger ett hållbart, lättviktigt och stabilt material med hög återanvändningsgrad. Vi upptäckte att cellulosan inte blockerade zeoliternas porer och därmed kunde zeoliternas kapacitet att adsorbera koldioxid tas till vara fullt ut. Cellulosan och zeoliterna gör det miljövänligt och produktionskostnaderna kan hållas nere, säger Walter Rosas Arbelaez, doktorand på Chalmers och en av forskarna bakom studien.

Upptäckterna som forskarna nu har gjort ger betydelsefull kunskap för en fortsatt utveckling av hållbar koldioxidinfångning. Aminer i lösning som idag används i vissa applikationer och industrier är i sig miljöovänliga, svårare att hantera, kräver större och tyngre volymer och medför korrosion i rör och tankar. De kräver dessutom mycket energi för att separera koldioxiden från aminlösningen då den skall återanvändas. En applikation av materialet som nu presenteras skulle få bort alla de problemen. I en framtida tillämpning kan filter i olika former lätt tillverkas.

– Den här forskningen passar väl in i den pågående utvecklingen av CCS och CCU (Carbon Capture and Utilisation) tekniker, som ett hållbart alternativ med stor potential. Förutom att biobaserade material är mer miljövänliga kan ett fast material fånga in koldioxiden och sen avskilja den mer effektivt än aminer i en vätska, säger Anders Palmqvist, forskningsledare för studien på Chalmers.

Zeoliter har föreslagits för koldioxidinfångning under en längre tid men hittills har de svårhanterliga egenskaperna som vanliga, större zeolitpartiklar har när de ska processas och implementeras i applikationer, försvårat en optimal användning. Sättet som zeolitpartiklarna nu har framställts på – som mindre partiklar i en suspension – gör att de lätt kan införlivas i och bäras upp av det i hög grad porösa cellulosaskummet. Därmed har forskarna kunnat övervinna det hindret, vilket är ett viktigt resultat från den aktuella studien.

– Det som överraskade oss mest var att det gick att fylla skummet med en så hög andel zeoliter. När vi kom upp i 90 viktprocent förstod vi att vi hade fått fram något exceptionellt. Vi ser våra resultat som en mycket intressant pusselbit för att hitta en lösning på den komplexa utmaningen vi står inför att kunna minska mängden koldioxid i Jordens atmosfär tillräckligt snabbt för att nå nödvändiga klimatmål, fortsätter Walter Rosas Arbelaez.

Fördjupande läsning:
Klicka här för att läsa artikeln Bio-based Micro-/Meso-/Macroporous Hybrid Foams with Ultrahigh Zeolite Loadings for Selective Capture of Carbon Dioxide i sin helhet i ACS Applied Materials & Interfaces/ACS Publications.



Källa: Chalmers