便宜的粘土材料可以有效地去除空气中的温室气体

甲烷是一种强有力的温室气体比二氧化碳,它有一个明显的效果在头两年内大气中它的存在。在最近的国际气候谈判在格拉斯哥,中止甲烷排放被认定为主要优先试图遏制全球气候变化很快。

现在,麻省理工学院的一组研究人员想出了一个很有前途的方法来控制甲烷排放和从空气中删除它,用一种廉价和丰富的粘土称为沸石。研究成果发表在《华尔街日报》ACS环境非盟由丽贝卡Brenneis博士生的一篇论文中,拿破仑情史Plata副教授,两人。

尽管许多人将大气中的甲烷与钻井和水力压裂对石油和天然气,这些资源只占全球甲烷排放量的18%左右,银说。绝大多数的排放甲烷等来源来自刀耕火种的农业、乳品业、煤炭和矿石开采,湿地,永久冻土融化。“很多甲烷进入大气的分布和扩散源,我们开始思考如何从大气中,“她说。

研究人员发现答案是廉价,;事实上,一种特殊的“泥土”,或粘土。他们使用沸石粘土,材料便宜,所以目前使用猫砂。将沸石与少量的铜,研究小组发现,使材料非常有效地吸收空气中的甲烷,即使在极低的浓度。

系统在概念上很简单,但很多工作仍在工程的细节。在实验室测试中,copper-enhanced沸石材欧洲杯猜球平台料的微小粒子,类似于猫砂,挤在一个反应管,然后从外部加热的气体,甲烷含量从2 ppm 2%浓度,通过管流动。范围涵盖了可能存在的大气中,subflammable水平,不能直接燃烧或爆发。

这个过程比其他方法有几个优点把甲烷从空气,Plata说。其他方法倾向于使用昂贵的催化剂铂或钯等,需要至少600摄氏度的高温,而且往往需要复杂的甲烷和氧气流之间的循环,使设备更加复杂和风险更大,因为甲烷和氧气是高度易燃的组合。

“600度,他们这些反应堆运行使得他们几乎在甲烷危险,”以及纯氧,Brenneis说。“他们解决这个问题通过创建一个情况会有爆炸。”其他工程等也会出现并发症的高操作温度。毫不奇怪,这些系统都还没有使用过。

至于新工艺,“我认为我们仍然惊讶于它是如何工作,“银说,他是吉尔伯特·w·温斯洛土木与环境工程的副教授。这个过程似乎峰值效率约为300摄氏度,这需要取暖能源远远少于其他甲烷捕捉过程。也可以工作在甲烷浓度低于其他方法可以解决,即使是小分数的1%,大多数方法不能去除,并因此在空气中而不是纯氧,实际部署的一个主要优势。

该方法将甲烷转化为二氧化碳。这听起来像一个坏事,鉴于全球努力战斗二氧化碳排放。“很多人听到“二氧化碳”和他们的恐慌;他们说那就糟糕了。”Plata说。但她指出,二氧化碳是更有效的比甲烷在大气中,约80倍的温室气体在第一个20年,和第一世纪约25倍。

这种效应产生于这一事实,甲烷转化为二氧化碳大气中自然地随着时间的推移。通过加速这一过程,这个方法会大大减少短期气候影响,她说。,甚至将一半的大气甲烷转化为二氧化碳会增加后者的水平小于1百分率(今天约0.2%的大气二氧化碳),同时节省了大约16%的总辐射变暖。

这种系统的理想位置,研究小组总结说,将在的地方有一个相对集中的甲烷来源,如乳制品谷仓和煤矿。这些来源往往已经强大的空气处理系统,由于甲烷气体的聚集可以火,健康,和爆炸危险。超越优秀的工程细节,团队刚刚获得200万美元的赠款从美国能源部继续发展特定设备除甲烷在这些类型的位置。2020欧洲杯下注官网

矿山空气的关键优势是我们移动很多,“她说。“你必须把让矿工呼吸新鲜空气,并减少爆炸风险丰富甲烷的口袋。所以,矿山移动的空气量是巨大的。”点燃甲烷的浓度太低,但这是在催化剂的甜点,她说。

适应特定网站的技术应该是相对简单的。实验室设置他们的测试中使用的团队由“只有几个组件和一头牛的技术你会把谷仓可以很简单,“银说。然而,大量的气体不流很容易通过粘土,所以下一个阶段的研究将着眼于构建粘土材料的多尺度方法,分层配置,这将帮助空气流。

一个潜在的新系统的主要优点是化学过程释放的热量。通过催化地氧化甲烷,实际上是一种flame-free的燃烧过程。如果甲烷浓度高于0.5%,释放的热量大于热量用于启动这个程序,这热量可以用来发电。

团队的计算表明,“在煤矿,你可能会产生足够的热量来发电的电厂规模,这是了不起的,因为这意味着设备可以支付本身,”Plata说。“大多数空气捕捉器解决方案花费很多钱和永远不会盈利。我们的技术有一天成为一个反例。”

她说,使用新的资金在未来18个月内我们旨在展示一个概念证明,这可以在这个领域工作”,比在实验室条件可以更具挑战性。最终,他们希望能够让设备兼容现有的空气处理系统,可以添加一个额外的组件。“煤矿应用程序是在一个阶段,你可以手到商业建筑或用户从现在起三年,“Plata说。

除了银和Brenneis,团队包括耶鲁大学博士生埃里克约翰逊和前麻省理工学院博士后文博史。支持的工作是Gerstner慈善家,先锋慈善信托,贝蒂·摩尔的发明家们计划,和麻省理工学院的研究委员会的支持。

来源:http://www.ruhr-uni-bochum.de/en

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