211service.com
Forskare demonstrerar hur man suger kol från luften, gör saker av det
En ny metod för att ta koldioxid direkt från luften och omvandla den till syre och fibrer i nanoskala gjorda av kol kan leda till ett billigt sätt att tillverka ett värdefullt byggmaterial – och kan till och med fungera som ett vapen mot klimatförändringar.
Fibrerna i denna mikroskopbild är gjorda av kol, framställt via en ny metod som även tar bort koldioxid från luften.
Kolfibrer används alltmer som ett strukturellt material inom flyg-, bil- och andra industrier, som värdesätter dess styrka och låga vikt. De användbara egenskaperna hos kolfibrer, som också inkluderar elektrisk ledningsförmåga, förbättras på nanoskala, säger Stuart ljus , professor i kemi vid George Washington University. Problemet är att det är väldigt dyrt att tillverka kolfibrer, mycket mindre nanofibrer. Licht säger hans grupps nyligen demonstrerad Tekniken, som både fångar upp koldioxiden från luften och använder en elektrokemisk process för att omvandla den till kolnanofibrer och syre, är effektivare och potentiellt mycket billigare än befintliga metoder.
Men det är mer än bara ett enklare och billigare sätt att göra en högvärdig produkt. Det är också ett sätt att lagra och binda koldioxid på ett användbart sätt, ett stabilt sätt och på ett kompakt sätt, säger Licht. Han påpekar att om processen drivs av förnybar energi blir resultatet ett nettoavskiljande av koldioxid från atmosfären. I en demonstration nyligen använde hans grupp en unikt koncentrerat solenergisystem , som använder sig av infrarött solljus såväl som synligt ljus för att generera den stora mängd värme som behövs för att utföra den önskade reaktionen.
Processen kräver smält litiumkarbonat, med en annan förening, litiumoxid, löst i den. Litiumoxiden kombineras med koldioxid i luften och bildar mer litiumkarbonat. När spänning appliceras över två elektroder nedsänkta i det smälta karbonatet, producerar den resulterande reaktionen syre, kol (som avsätts på en av elektroderna) och litiumoxid, som kan användas för att fånga upp mer koldioxid och starta processen igen.
Forskarna visade förmågan att göra en mängd olika nanofiberformer och diametrar genom att justera specifika tillväxtförhållanden, såsom mängden ström som appliceras vid specifika tidpunkter och sammansättningen av de olika ingredienserna som används i processen. De visade också att de kunde göra mycket enhetliga fibrer. Licht säger att mekanismerna bakom bildandet av fibrerna fortfarande måste förstås bättre, och han är övertygad om att gruppen kan fortsätta att utveckla mer kontroll över fibrernas natur.
När det gäller teknikens utsläppsminskningspotential är forskarna optimistiska. De beräknar att givet en yta som är mindre än 10 procent av storleken på Saharaöknen, kan metoden ta bort tillräckligt med koldioxid för att få globala atmosfäriska nivåer att återgå till förindustriella nivåer inom 10 år, även om vi fortsätter att släppa ut växthusgaserna i hög takt under den perioden.
Naturligtvis skulle detta kräva en enorm ökning av efterfrågan på kolnanofibrer. Licht tror att materialets egenskaper, särskilt det faktum att det är så lätt och dessutom mycket starkt, kommer att stimulera till större och större användning när kostnaden sjunker, och han tror att hans nya process kan hjälpa till med det. Föreställ dig att kolfiberkompositer så småningom ersätter stål, aluminium och till och med betong som byggmaterial, säger han. Vid den tidpunkten kan det finnas tillräcklig användning av detta för att det faktiskt fungerar som ett betydande kolförråd.