חומר חדיש ומבטיח ללכידת גז החממה פחמן דו-חמצני

חוקרים הצליחו לפתח חומר חדיש וזול המסוגל ללכוד פחמן דו-חמצני (CO2) מארובות מפעלים של תחנות כוח ומקורות נוספים לגז-חממה זה

תלמיד מחקר בג'ורג'יה טק מראה את החומר המשמש ללכידת דו תחמוצת הפחמן מתחנות כוח
תלמיד מחקר בג'ורג'יה טק מראה את החומר המשמש ללכידת דו תחמוצת הפחמן מתחנות כוח

חוקרים הצליחו לפתח חומר חדיש וזול המסוגל ללכוד פחמן דו-חמצני (CO2) מארובות מפעלים של תחנות כוח ומקורות נוספים לגז-חממה זה. החומר, המתקבל בשלב סינתטי יחיד ופשוט, הינו בעל קיבולת גבוהה ללכידת פחמן דו-חמצני ובר-מחזור.

בשילוב עם שיטות משופרות למעבר-חום, החומר החדש יוכל לספק אמצעי זול ללכידת כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ממפעלים לשריפת דלקים. שיטות קיימות דומות מורכבות מהשימוש בחומרים מוצקים הנעדרים יציבות מספקת למחזורם – או נוזלים סופחים שהינם יקרים ודורשים כמות אנרגיה גבוהה יחסית. "זו תוצאה שאפשר להשתמש בה לקנה-מידה תעשייתי," טוען כריסטופר ג'ונס (Jones), פרופסור בביה"ס להנדסה כימית וביומולקולארית במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה.

"החומר שלנו הוא בעל שילוב של מספר יתרונות: קיבולת גבוהה, הכנה פשוטה, מחיר נמוך והאפשרות לשימוש חוזר – כולם תכונות המאפשרות לו להיות סופח עיקרי בתעשייה." פרטים על החומר החדש, הקרוי "אלומינוסיליקאט מסועף-ביתר" (hyperbranched aluminosilica, HAS) פורסמו בגיליון שיצא בתאריך התשעה-עשר במארס של כתב-העת "Journal of the American Chemical Society". המחקר נתמך כספית ע"י משרד האנרגיה האמריקאי באמצעות המעבדה הלאומית לטכנולוגיות אנרגיה.

החשש המתפתח בעקבות ריכוזים הולכים וגדלים של פחמן דו-חמצני אטמוספרי זירז את העניין החדש בשיטות להרחקת הגז הנ"ל מארובות המפעלים המייצרים חשמל. לשם מזעור השפעתם הכלכלית, מחיר הוספת חומרים אלו לארובות חייב להיות נמוך כדי שלא יגרמו להעלאת המחיר של ייצור החשמל בשיעור משמעותי. לאחר שלוכדים את הפחמן הדו-חמצני ניתן להטמין אותו במעמקי האוקיינוסים, במרבצי-פחמים או במאגרי נפט מדולדלים. אם התהליך ללכידת הגז והטמנתו במקורות אחרים יוכל להפוך למעשי, ניתן יהיה להשתמש במאגרי הפחם הגדולים באמריקה עם השפעה פחותה יותר על התחממות כדור הארץ. החוקרים הצליחו לפתח דרך בה ניתן להוסיף קבוצות פולימרים-אמיניים הסופחים פחמן דו-חמצני למצע של סיליקה מוצקה דרך קישור קוולנטי. הקשרים הכימיים החזקים מאפשרים להשתמש בחומר מספר פעמים רב ולמחזר בכך את פעילותו החשובה.

"בהתחשב בנפחים גדולים המעורבים בשיטה אתה מוכרח להיות מסוגל למחזר את החומר הסופח בכדי שהתהליך יהיה זול," אומר החוקר. "אחרת, אתה תייצר כמויות פסולת גדולות ויקרות של החומר הסופח." ייצור החומר החדש פשוט יחסית ודורש רק ערבוב של מצע הסיליקה עם קודמן של הפולימר האמיני המצוי בתמיסה. הפולימר האמיני משופעל על פני שטח הסיליקה ביוצרו חומר מוצק שאותו ניתן לסנן החוצה ולייבש.

בכדי לבחון את יעילות החומר החדש שלהם, הצוות מג'ורג'יה העביר זרם של גזים דרך צינורות שהכילו תערובת של חול והחומר החדש שלהם. הפחמן הדו-חמצני נספח בטווח טמפרטורות של חמישים עד שבעים וחמש מעלות צלזיוס. לאחר מכן החומר החדש חומם לטמפרטורה של בין מאה ומאה ועשרים מעלות צלזיוס בכדי לנדף את הגז הכלוא כך שניתן יהיה להשתמש בחומר הסופח שוב. החוקרים בחנו את התהליך עבור שניים-עשר מחזורים כאלו ולא צפו בהפחתה ניכרת בפעילות החומר הסופח.

החומר החדיש מסוגל לספוח פחמן דו-חמצני בכמות הגדולה פי חמישה מכל חומר סופח בר-מחזור אחר הקיים היום בעולם. החומר החדיש מצליח לפעול גם בנוכחות של לחות, תוצר-לוואי בלתי-נמנע בתהליך השריפה. ספיחת הגז מייצרת כמות רבה של חום, שאותה נדרש להרחיק וניתן למחזר לשימושים אחרים. הרחקת הגז לאחר כליאתו בחומר הסופח דורשת את חימום החומר. "ניהול מעברי-חום אלו הקיימים בתהליך הוא הסוגיה החשובה ביותר בנוגע לכלכליותה של השיטה עבור קנה-מידה תעשייתי," אומר החוקר. "חובה עלייך לשלוט ביצירת החום בשלב הספיחה, ואינך רוצה להשקיע כל אנרגיה נוספת מעבר לנדרש בשלב הנידוף."

בשל המבנה הכימי שלהם, קבוצות האמין מספקות שלושה אתרי קישור נפרדים לפחמן הדו-חמצני. שיפור הניצולת של אתרי-קישור אלו הינו המטרה של מחקר עתידי, אומר החוקר. מלבד החומר הסופח, רכיבים אחרים בתהליכי הכליאה, ההפרדה וההטמנה נדרשים לשיפור ושדרוג לפני שניתן יהיה להשתמש בשיטה זו להרחקה מעשית של פחמן דו-חמצני מארובות המפעלים.

להודעה לעיתונות של החוקרים

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

14 תגובות

  1. נשמע מגניב . אבל עולות בי כמה תהיות .הראשונה ,ספיחת הדו תחמוצת היא בטווח של עד 70 ^ צל. כל ארובה היא מעבר לזאת .חום מעטפת הארובה לדעתי גבוה מזה. שכן אז המסנן בארובה הוא סתם מעצור .סופח ומשחרר מיד .
    אם כן המסנן יהיה באזור שבו יש עד 70 ^ . נצטרך ליצור מעטפת מסביב לארובה שתהיה מספיק רחבה שלא תחרוג מאיזור הטמפרטורה האפקטיבית. זה לא רציני .
    הרעיון הוא עדיין בחיתוליו .
    הרעיון כאן הוא בתגלית של החומר הסופח .לא בשימושיותו .
    לרגע חשבתי שזהו נפתר. כמה מגניב זה היה.לזהם לאסוף ולהחזיר לאדמה מאיפה שהוא יצא. הרי הוא שוקע.
    מצד אחד מוציאים נפט ומצד שני לחלל שפוערים דוחסים דו תחמוצת ממוחזרת.

  2. מיכאל,
    אתה צודק. לא ניסחתי את דברי היטב. הצמח משתמש בפחמן הדו-חמצני להרכבת מולקולות גדולות המתבססות על פחמנים. הפחמן במולקולות אלו מגיע בסופו של דבר לכל עולם החי. כאשר הן מתפרקות, אחד מהתוצרים הוא הפחמן הדו-חמצני.

  3. רועי:
    אני יודע שאיני מחדש לך דבר אבל כדי להעמיד דברים על דיוקם – הצמחים אינם משחררים פד"ח – הם משחררים בעיקר תרכובות אחרות של פחמן.
    תרכובות אלו הופכות בסופו של דבר לפד"ח אבל לא לפני שבעלי חיים (ובני האדם בתוכם) נהנים מן האנרגיה שניתן להפיק מהן בתהליך שיוצר את הפד"ח מחדש.
    במילים אחרות – הצמחים הם חלק ממעגל אקולוגי ששומר על איזון האטמוספירה תוך ניצול אנרגית השמש למחייתו. יש מקום לנסות לבנות מעגל אקולוגי שלם שבו יוכלו המסננים להשתלב

  4. ניתן לנצל את האנרגיה שהפחמן הדו-חמצני אוצר, למשל כאשר הוא משתחרר מהחומר שתופס אותו.

    מלבד זאת, כל הצמחים בטבע עוסקים בתפיסת פד"ח והפיכתו לחומרים אורגניים. ובסוף, כמובן, כשהם מתים, חלקו משתחרר בחזרה לאטמוספירה.

  5. זה בערך הדבר מטופש ששמעתי. לאסוף פד"ח לאגור אותו ואז לשחרר וגם צריך להוסיף את האנרגיה שדרושה ליצור שלו שגם היא יוצרת פד"ח.
    זה לא עוזר בשום דרך! למה זה טוב!?!

  6. שמעו כל עוד הממשלה לא רק מחוקקת בחוק אלא גם מעודדת בהטבות משמעותיות ופרסומיות…אין מה לעשות זה לא יקרה..עם המצב הכלכלי היום לאנשים גם אין כסף להחליף צמיג על סף פיצוץ….אז שיחליפו מסננים ?? אין מצב..

    יש הרבה דברים שצריכים לתקן בחוק במדינה הזו..נקווה רק שעד שיתוקנו בעולם לא יהיה מאוחר מדי .

  7. אפשר להפוך את המסנן לחלק מהחלקים שנדרשים להחלפה ממילא בטיפול 10000, כידוע מוחלפים פילטרים ושמנים למיניהם- אז תוסיף גם מסנן לאגזוז. את תקינות המסנן ניתן להפוך לחובה במסגרת הטסט השנתי- כחלק מבדיקת זיהום האויר, וכאן התוצאה חייבת להיות 0 זיהום אוויר. אם הדבר יחוקק בחוק, הרי שכולם יחוייבו לעשות כן ולא רק האנשים "הירוקים". אני יודע שאין זה הפיתרון הטוב ביותר. כמובן שעדיף לעבור למכוניות המונעות בכוח אחר כגון חשמל או מימן, אבל זה הרי עוד חזון למועד. ממה שקראתי עד כה, לא נראה שקיים באופק הקרוב פתרון לבעיות שמכוניות המונעות במימן או בחשמל יוצרות, כגון בעיית איחסון המימן, המרחק בין תידלוק לתידלוק ומהירות הנסיעה הנמוכה מאד. פתרון ביניים כמו שהצעתי להוריד את כמויות הזיהום בעשרות אחוזים, אז למה לא לנסות?

  8. ואז איפה נפרק את הפחמן דו חמצני מהחומר? האם כדאי שנבזבז עוד אנרגיה בשביל לגרום לפירוקו: "לאחר מכן החומר החדש חומם לטמפרטורה של בין מאה ומאה ועשרים מעלות צלזיוס בכדי לנדף את הגז הכלוא כך שניתן יהיה להשתמש בחומר הסופח שוב."
    וכל פעם נרוץ לעשות את הטקס של חידוש המסנן?
    זה יכול במקרה הכי אופטימי להיות שימוש לאנשים הירוקים יותר מביננו.

    לדעתי עדיף לרכז את יצור האנרגיה במקום מרכזי (תחנת כוח פחמית) ולעבור למכוניות עם מצבר שנטען מרשת החשמל

  9. למה שלא יהפכו את החומר הנ"ל למסנן שניתן להתקין על אגזוזי הרכבים, משהו כמו מסכת גז רק הפוכה…אם מדובר בחומר זול יחסית, זקוק למעט חימום (וזה כידוע יש באגזוז בשעת פעולה), הרי שיש דרך להפחית בכמות ניכרת את כמות הפחמן דו חמצני הנפלט ממכוניות. אם הרעיון ישים, מישהו צריך להרים את הכפפה.

  10. למשה עברי,
    זה כמו ההבדל בין לאכול מעט או לאכול אוכל בריא.
    אתה אומר שעדיף לאכול מעט (לא חבל? התעללות עצמית)
    אני וכל השאר אומרים שעדיף להמציא אוכל בריא ולאכול אותו בכמות הרצויה.
    בקיצור, אם אתה באמת עומד מאחורי המילה שלך אז עדיף שלא תדליק את המחשב והטלוויזיה שלך, תרד ותעלה רק במדרגות, תשאב אבק עם מטאטא ויעה, אל תדליק מזגן בקיץ ולא תנור בחורף, תכבה את האור בחדר כל פעם שאתה הולך לשירותים.
    איכות חיים נפגעת? לא כיף לאכול מעט?
    אז כנראה עדיף לחפש אוכל בריא / אנרגיה ירוקה

  11. משה עברי:
    הגיע הזמן שאנשים יבינו שאם מישהו פותר בעייה צריך לברך אותו ולא לזלזל בו או ללגלג על השגיו גם אם חושבים שיש בעיות חשובות יותר.
    הלגלוג והזלזול נשמעים רע במיוחד כאשר הם באים מפיו של אדם שבעצמו לא פתר את הבעיה שהוא רוצה שיפתרו ואפילו לא את הבעיה המשנית שפתרונה הוצג.

  12. אין קונפליקט בחיפוש אחר חומרים חכמים לבין הצורך במציאת מקורות אנרגיה ירוקים. יש לפעול בכמה מישורים במקביל ולא לשים את כל הביצים בסל אחד שעלול להתברר כלא רלוונטי.

    בברכה,
    ע.ב.

  13. בקיצר, לטאטא את הבעיה מתחת לשולחן. במקום להתמודד עם הבעיה החולנית: צריכה מוגבר ובזבוז של אנרגיה ואמצעי ייצור מזהמים, מתמודדים
    עם הסימפטום. ממש יופי !

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן