Un equilibrio cuidadoso de los ingredientes en los materiales de captura de carbono maximizaría el secuestro de gases de efecto invernadero al tiempo que simplificaría el procesamiento - o "endulzamiento" - de gas natural, según investigadores de la Universidad de Rice.
El laboratorio del químico de Rice Andrew Barron dirigió un proyecto para mapear cómo los cambios en los materiales porosos de carbono y las condiciones en las que se sintetizan afectan la captura de carbono. Descubrieron aspectos que podrían ahorrar dinero para la industria y mejorar sus productos.
La investigación aparece este mes en la Royal Society of Chemistry's Revista de Química de Materiales A .
El laboratorio comparó cómo las características del carbono poroso, a menudo fabricado en forma de gránulos, afectan la captura de dióxido de carbono. La temperatura, la presión, el área de superficie del material, el tamaño de sus poros y qué elementos se agregan todos los resultados de impacto, dijo Barron.el mapa influirá en cómo se lleva a cabo la investigación de captura de carbono a partir de ahora.
"El sentido tradicional ha sido que cuanto mayor es el área de superficie y cuanto mayor es la porosidad del material, mejor se adsorberá", dijo Barron. "Así que la gente ha estado sintetizando materiales para maximizar ambos. Resulta que es una especie de muerteárea de investigación porque una vez que llega a un número crítico, no importa cuán alto llegue después de eso, no mejoran la absorción.
"Lo que hemos hecho es proporcionar una receta para hacer que los materiales de captura de carbono sean lo mejor que puedan ser", dijo.
Los investigadores elaboraron una variedad de materiales de carbono poroso de fuentes como cáscaras de coco pulverizado y aserrín y los trataron con hidróxido de potasio para dar a los granos poros a nanoescala. Algunos lotes se mejoraron con nitrógeno y otros con azufre; estos se han estudiado como aditivos paraLos investigadores utilizaron una variedad de precursores para sintetizar materiales absorbentes porosos basados en carbono químicamente activados a temperaturas entre 500 y 800 grados Celsius 932 a 1472 grados Fahrenheit y midieron cuidadosamente sus capacidades de captura de dióxido de carbono a presiones entre 0y 30 bar. Una barra es ligeramente menor que la presión atmosférica promedio al nivel del mar.
Independientemente de los aditivos funcionales, los experimentos mostraron que una vez que un material sorbente alcanzaba un área de superficie de 2.800 metros cuadrados por gramo y un volumen de poro de 1.35 centímetros cúbicos por gramo, ni más área de superficie ni poros más grandes lo hacían más eficiente en la captura de carbonodióxido.
"Intentar hacer algo con un volumen de poro más alto no ayuda", dijo Barron. "Un área de superficie más alta no ayuda. Una vez que llegue a cierto punto, no importa lo que haga, no va amejorar con cierto material "
Los investigadores también descubrieron que las mejores condiciones para la captura de carbono no son las mismas que las que logran el mejor equilibrio entre la selectividad de carbono y metano. Un material ideal capturaría todo el dióxido de carbono y dejaría pasar todo el metano que contiene energíaa través, dijo Barron.
"La barrera donde ya no te ayuda es diferente para la absorción total de dióxido de carbono que para la selectividad entre dióxido de carbono y metano", dijo. "La industria no tiene que estar haciendo el mayor-material de superficie. Solo tienen que hacerlo con un área de superficie que alcance la producción máxima ".
Determinaron un material con menos del 90 por ciento de carbono y mejorado con oxígeno, en lugar de nitrógeno o azufre, funcionó mejor tanto para la captura de carbono como para la selectividad al metano, especialmente para materiales activados a temperaturas cercanas a los 800 grados Celsius. Materiales con un área de superficie superior2.800 metros cuadrados por gramo sobresalieron en la absorción de dióxido de carbono a presiones de 30 bar, pero las ventajas de una superficie tan alta disminuyeron a presiones más bajas.
Descubrieron que la presencia de oxígeno, añadida por el hidróxido de potasio inductor de poros, era mucho más relevante para los resultados que el nitrógeno o el azufre.
"Entendemos que el oxígeno es importante", dijo Barron. "No entendemos por qué. ¿Estabiliza ciertas estructuras de poros? ¿Es porque estabiliza el cuello de los poros? ¿Está cambiando la forma de los poros? No sabemosya sea un problema químico o físico, pero ahora sabemos lo que deberíamos estudiar a continuación "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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