“ספוג” הבולע פחמן דו-חמצני

פלסטיק הדומה מאוד לחומרי פלסטיק המשמשים באריזות מזון יוכל ליטול תפקיד חשוב בתכניתו של הנשיא אובאמה לצמצם את הפליטות של הגז פחמן דו-חמצני ב-30% עד שנת 2030

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
ספוג עשוי פלסטיק הבולע את גז החממה פחמן דו-חמצני יוכל להקל על המעבר שלנו מדלקי מאובנים מזהמים למקורות אנרגיה חדשים כדוגמת מימן.

פלסטיק הדומה מאוד לחומרי פלסטיק המשמשים באריזות מזון יוכל ליטול תפקיד חשוב בתכניתו של הנשיא אובאמה לצמצם את הפליטות של הגז פחמן דו-חמצני ב-30% עד שנת 2030. החומר עצמו יוכל להיות מוטמע בתוך הארובות של תחנות כוח. הדוח על החומר הוא אחד מתוך קרוב ל-12,000 מצגות שיועברו במפגש ובתערוכה הלאומיים ה-248 של האגודה הכימית האמריקאית (ACS), האגודה המדעית הגדולה בעולם.

“התכונות העיקריות של פולימר זה הן יציבותו, ייצורו הזול והיכולת שלו לספוג פחמן דו-חמצני באופן יעיל במיוחד. החומר מוכן ומזומן לתפקד בסביבה של העולם האמתי,” אומר ד”ר Andrew Cooper. בעתיד הקרוב שבו ייעשה שימוש בטכנולוגיה של תאי דלק, חומר סופח זה יוכל לקדם אותנו משמעותית לעבר טכנולוגיות של אפס פליטות.”

השימוש הנפוץ ביותר בחומרים הסופחים פחמן דו-חמצני נעשה במסגרת ההרחקה של מזהמים מסוג גזי חממה המגיעים מתוך הארובות של תחנות כוח, שם שורפים דלקי מאובנים, כגון פחם או גז, לשם ייצור חשמל. אולם, צוות החוקרים מתכנן שהחומר הסופח – פולימר אורגני מיקרו-נקבובי – המגיע מיישומים אחרים, יוכל להפחית את הזיהומים הנובעים מגזים אלו.

החומר החדש יהיה חלק מטכנולוגיה חדשה המכונה “מחזור גיוז משולב אחוד” [integrated gasification combined cycle (IGCC)], המסוגלת להמיר דלקי מאובנים לגז מימן. במימן טמונה הבטחה כבירה לשמש במכוניות המונעות בתאי-דלק ובמתקנים לייצור חשמל, מאחר והוא כמעט ולא יוצר כל זיהום. הטכנולוגיה החדשה (IGCC) מהווה טכנולוגיית גישור המיועדת להניע את הכלכלה המבוססת על גז מימן, או את המעבר לדלק מימן, בזמן שעדיין משתמשים בתשתית של דלקי המאובנים. אולם, הטכנולוגיה החדשה מייצרת תערובת של מימן ושל פחמן דו-חמצני, שאותם יש להפריד.

ד”ר קופר, מאוניברסיטת ליברפול, אומר כי הספוג פועל בצורה הטובה ביותר בתנאים של לחצים גבוהים הקיימים בכל מקרה בזמן התהליך המתבצע בעזרת טכנולוגיית ה-IGCC. בדומה לספוגית מטבח המתנפחת בעקבות בליעת מים, החומר הסופח מתנפח קלות כאשר הוא לוכד פחמן דו-חמצני בתוך חללים זעירים הנמצאים בין המולקולות שלו. כאשר הלחץ יורד, מסביר החוקר הראשי, החומר הסופח מתכווץ ומשחרר את הפחמן הדו-חמצני שאותו ניתן לאסוף ולאחסן לשימוש עתידי, או להמיר אותו ישירות לתרכובות פחמן שימושיות.

החומר הסופח החדש, בצורת אבקה חומה דמוית-חול, מיוצר ע”י חיבור של המוני מולקולות קטנות מבוססות-פחמן ליצירת רשת. החוקר מסביר כי ההשראה להשתמש במבנה זה הגיעה מפוליסטירן, פלסטיק המשמש בחומרי אריזה וקצפים פלסטיים. ידוע כי פוליסטירן מסוגל לספוח לתוכו כמויות קטנות של פחמן דו-חמצני בעזרת אותה פעולת ספיחה. אחד מהיתרונות של שימוש בפולימרים הוא בכך שהם יציבים מאוד. החומר יכול להיות יציב אפילו כאשר הוא מורתח בחומצה, מה שמוכיח כי הוא יוכל לפעול בתנאים החריפים של תחנות כוח והארובות שלהן שם חומרים סופחי פחמן דו-חמצני כה נדרשים. מערכות אחרות לספיחת פחמן דו-חמצני – בין אם הן מורכבות מחומרי פלסטיק או ממתכות ובין אם בצורת נוזל – לא יעילות כמו המערכת החדשה.

יתרון נוסף של החומר הסופח החדש טמון ביכולתו לספוח באופן בררני פחמן דו-חמצני מבלי לספוח גם אדי מים, העלולים לפגום בחומרים אחרים ולהפחית את יעילותם. גם מחירו הנמוך של הספוג החדש הופך אותו לפולימר אטרקטיבי. “בהשוואה לחומרים סופחים אחרים, הפולימרים שלנו זולים,” מציין החוקר, בעיקר בשל העובדה כי מולקולות הפחמן המשמשות לייצורם זולות. “ובעיקרון, ניתן גם לעשות בהן שימוש חוזר והן בעלות חיי-מדף ארוכים בשל יציבותם הכימית הכה רבה.”

החוקרים מתארים גם את הדרכים בהן ניתן יהיה להתאים את הפולימר המיקרו-נקבובי שלהם לשימוש בארובות ובזרמי פליטה אחרים (כגון מפלטי רכבים). החוקר מסביר כי יהיה די פשוט להכניס את הפולימרים הסופחים לתוככי הקרומיות והמסננים המשמשים כבר היום להרחקת פחמן דו-חמצני בארובות של תחנות כוח. שילוב של שתי מערכות ספיחה יוכל לקדם ספיחות טובות יותר באמצעות ניצול נקודות החוזקה של כל אחת מהמערכות הנפרדות, מסביר החוקר הראשי.

הידיעה על המחקר