Un método de modelado computacional desarrollado en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh puede ayudar a acelerar la identificación y el diseño de nuevos materiales de captura y almacenamiento de carbono para uso de las centrales eléctricas de carbón de la nación. Las hipotéticas membranas de matriz mixta podríanproporcionar una solución más económica que los métodos actuales, con un costo previsto de menos de $ 50 por tonelada de dióxido de carbono CO 2 eliminado.
El grupo de investigación, dirigido por Christopher Wilmer, profesor asistente de ingeniería química y petrolera, en colaboración con el co-investigador Jan Steckel, científico investigador del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía de EE. UU. Y AECOM con sede en Pittsburgh, publicósus hallazgos en la revista de la Royal Society of Chemistry Energía y Ciencias del Medio Ambiente .
"Las membranas de polímeros se han utilizado durante décadas para filtrar y purificar materiales, pero su uso para la captura y almacenamiento de carbono es limitado", señaló el Dr. Wilmer, que dirige el Laboratorio de Materiales Hipotéticos en la Escuela Swanson. "Membranas de matriz mixta,que son membranas poliméricas con pequeñas partículas inorgánicas dispersas en el material, muestran una gran promesa debido a sus propiedades de separación y permeabilidad. Sin embargo, el número de polímeros potenciales y partículas inorgánicas es significativo, por lo que encontrar la mejor combinación para la captura de carbono puede ser desalentador"
Según el Dr. Wilmer, los investigadores se basaron en su extensa investigación en estructuras metaloorgánicas MOF, que son materiales cristalinos altamente porosos creados a través del autoensamblaje de metal inorgánico con enlaces orgánicos. Estos MOF, que pueden almacenar unmayor volumen de gases que los tanques tradicionales, son muy versátiles y pueden estar hechos de una variedad de materiales y diseñados a medida con propiedades específicas.
El Dr. Wilmer y su grupo exploraron bases de datos existentes de MOF hipotéticos y reales para su investigación, lo que resultó en más de un millón de posibles membranas de matriz mixta. Luego compararon la penetración de gas prevista de cada material con los datos publicados, y los evaluaron en función deun proceso de captura en tres etapas. Las variables como el caudal, la fracción de captura, las condiciones de presión y temperatura se optimizaron en función de las propiedades de la membrana con el objetivo de identificar membranas de matriz mixta específicas que produjeran un costo de captura de carbono asequible. Las posibles implicaciones paraLa investigación del grupo Wilmer es tremenda. Aunque las plantas de energía generadas con carbón en los EE. UU. actualmente representan solo el 30 por ciento de la cartera de energía de la nación, en 2017 contribuyeron con la mayor parte de 1,207 millones de toneladas métricas de CO 2 o 69 por ciento del total de CO relacionado con la energía de los EE. UU. 2 emisiones de todo el sector de energía eléctrica de EE. UU. Fuente: Administración de Información de Energía de EE. UU.
"Nuestro modelado computacional de MOF hipotéticos y reales dio como resultado una nueva base de datos de más de un millón de membranas de matriz mixta con CO correspondiente 2 capturar el rendimiento y los costos asociados ", dijo el Dr. Wilmer." Otros análisis tecnoeconómicos arrojaron 1.153 membranas de matriz mixta con un costo de captura de carbono de menos de $ 50 por tonelada eliminada. Por lo tanto, existe el potencial para crear una economía económicamente asequible y eficientemedios de CO 2 capturar en centrales eléctricas de carbón en todo el mundo y abordar eficazmente una fuente importante de dióxido de carbono generado por combustibles fósiles en la atmósfera "
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Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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