Разработан нетоксичный абсорбент для эффективного захвата диоксида углерода

В Нотингемском университете (Великобритания) получен материал, могущий вдохнуть вторую жизнь в проекты по абсорбции и захоронению углекислого газа, выделяемого электростанциями.

Типичный представитель металлорганических каркасов с порами (каналами) для абсорбции газовых молекул (иллюстрация Nature).

Созданный британцами NOTT-300 представляет собой металлоорганический каркас, полученный с использованием в качестве исходных компонентов нитрата алюминия, дешёвых органических материалов и воды. Он нетоксичен и после своего насыщения требует куда меньше энергии для последующего высвобождения диоксида углерода.

Идея захвата диоксида углерода из состава промышленных выбросов не только не дошла до стадии коммерческой реализации, но и до сих пор не реализована ни в одном пилотном проекте. А дело всё в том, что разработанные для этой цели материалы зиждутся на разного рода аминах (или аммиачной основе). Помимо высокой цены, этот подход плох тем, что нуждается в большом количестве тепла для последующего высвобождения парникового газа (так что страдает даже сама основа аммиачного фильтра, восстановление которой также требует значительных энергетических и временных затрат).

Исследователи утверждают, что их NOTT-300 свободен от подобных проблем.

Когда материал насыщается газом, поток промышленных выбросов направляется в следующий «фильтр», в то время как первый отсоединяется от газовой линии. Собранный таким образом CO₂ высвобождается из объёма адсорбента с помощью простой вакуумной помпы при комнатной температуре, после чего опустевший контейнер с абсорбентом может быть использован снова.

Независимые испытатели из числа сотрудников Оксфордского (Великобритания) и Пекинского (Китай) университетов установили, что NOTT-300 селективно захватывал близкое к 100% количество CO₂, содержавшееся в экспериментальном газовом коктейле. Хотя в реальных условиях электростанции скорость поглощения будет ниже (из-за более «динамических условий»), по мнению учёных, эффективность нового материала всё равно не упадёт ниже 90%.

Помимо диоксида углерода, NOTT-300 способен захватывать высокотоксичный диоксид серы, пропуская такие газы, как водород, метан, азот и кислород. Секрет работы нового материала — в наличии в порах металлоорганического каркаса активных гидроксильных групп фенольного типа, селективно взаимодействующих с CO₂ и SO₂. При этом, по данным рентгеновской спектроскопии, образуются аддукты вида O=C(S)=O(δ−)•••H(δ+)–O–Ar, достаточная для абсорбции термодинамическая стабильность которых обеспечивается в том числе ароматическими кольцами (Ar).

Отчёт об исследовании нового материала опубликован в журнале Nature Chemistry.

Подготовлено по материалам Рейтер.