שיטה חדשה ללכידת פחמן דו-חמצני

התקדמות משמעותית בטכנולוגיה של לכידת פחמן תוכל לספק דרך יעילה וזולה עבור תחנות כוח המופעלות בגז טבעי להרחיק פליטות של פחמן דו-חמצני מארובות הפליטה שלהן, צעד חיוני במאמץ לצמצום הפליטות של גזי חממה על מנת להאט את ההתחממות העולמית ושינויי האקלים השליליים

[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

השיטה החדשה ללכידת פחמן דו-חמצני, שפותחה על ידי שיתוף פעולה של חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה (ברקלי), מהמעבדה הלאומית ע”ש לורנס ברקלי ומהתאגיד אקסון מוביל, מתבססת על חומר נקבובי במיוחד הקרוי בשם שלדה אורגנית-מתכתית (metal-organic framework, MOF), שעבר שינויים על ידי מולקולות אמין על מנת ללכוד פחמן דו-חמצני ואת הפליטות נמוכות הטמפרטורה, זאת במטרה להימנע מהובלת הגז לשימושים/טיפולים אחרים, כגון הטמנתו בתת-קרקע.

במסגרת הניסויים שבוצעו, בשיטה הודגמה יכולת לכידת פחמן דו-חמצני מגזי שריפה הגבוהה פי שישה משיטות קיימות אחרות המתבססות על מולקולות אמין, תוך שהיא מוכיחה בררנות גבוהה תוך לכידה של יותר מתשעים אחוזים מהגז הנפלט. התהליך עושה שימוש בקיטור בטמפרטורה נמוכה על מנת לשמור את החומר הפעיל יעיל לשימוש חוזר, כלומר – שימוש בכמות נמוכה יותר של אנרגיה על מנת ללכוד את הגז.

“בלכידת פחמן דו-חמצני, כיחוש אדים (steam stripping) – שיטה שבה עושים שימוש במגע ישיר עם אדים על מנת להרחיק את הפחמן הדו-חמצני, הייתה מעין ‘הגביע הקדוש’ בתחום. זו אכן נראית הדרך הזולה ביותר לעשות זאת,” אמר החוקר הבכיר Jeffrey Long, פרופסור לכימיה באוניברסיטת ברקלי. “חומרים אלו (MOF), לפחות מתוך הניסויים שביצענו עד כה, נראים מבטיחים במיוחד”. מאחר וקיים שוק קטן, אם בכלל, לרוב הפחמן הדו-חמצני הלכוד, תחנות כוח לרוב יזרימו את מרבית הגז לתוך הקרקע, או יבודדו אותו שם, באופן אידיאלי בתוך הסלע.

פליטות של פחמן דו-חמצני מתוך רכבים מונעי דלק, תחנות לייצור חשמל והתעשייה מהוות כיום כשישים וחמישה אחוזים מכלל גזי החממה הגורמים לשינוי אקלים, שכבר כעת הביאו להתחממות הטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ ב-1 מעלת צלזיוס מאז המאה ה-19.

כיום, תחנות כוח מרחיקות פחמן דו-חמצני מפליטות השריפה על ידי בעבוע של גזי השריפה דרך אמינים אורגניים בתוך מים, הנקשרים ומרחיקים את הפחמן הדו-חמצני. בשלב הבא, התערובת מחוממת לטמפרטורה של 150-120 מ”צ על מנת לשחרר החוצה את הפחמן הדו-חמצני, ולאחר מכן נעשה שימוש חוזר בנוזלים.

השלדות הן חומרים נקבוביים ביותר, למשל – בשלדה במשקל של מהדק נייר יש שטח פנים פנימי השווה לזה של מגרש כדורגל, שטח הזמין כולו לספיחת גזים. היתרון הגדול בשיטה החדשה הוא השימוש בשלדה עם אמינים היכולים ללכוד פחמן דו-חמצני בריכוזים שונים. החיסרון בשיטות קיימות טמון בעובדה כי השימוש באדים בטמפרטורה של 180 מ”צ מרחיק עוד ועוד את האמינים שבתוך השלדה, עובדה הגורמת לקיצור משך חייו של החומר הפעיל. בחומר החדשני שפיתחו החוקרים נעשה שימוש בארבע מולקולות אמין (טטרא-אמין), שנותרים יותר יציבים בטמפרטורות גבוהות ואפילו בנוכחות קיטור חם. “הטטרא-אמין קשורים כה חזק לשלדה הפנימית שאנו מסוגלים להשתמש בקיטור מרוכז מאוד שלא הורס את החומר”.  

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר