Captura y almacenamiento de carbono, una forma clave de reducir el CO 2 concentraciones en las emisiones, implica separar el CO 2 de una mezcla gaseosa que usa una membrana. Por lo tanto, los científicos han estado dirigiendo esfuerzos para mejorar estas membranas. En un nuevo estudio, un equipo de Japón presenta un método novedoso para sintetizar una membrana prometedora en un sustrato de sílice novedoso, llamado Si-CHA, que puede hacer que la membrana sea dos veces más permeable al CO 2 que los cultivados con los métodos existentes.
Como parte de los esfuerzos para alcanzar el objetivo de cero emisiones netas, los investigadores de todo el mundo están explorando formas de eliminar el dióxido de carbono CO atmosférico 2 y el CO 2 en emisiones industriales. Una forma eficaz es la captura y almacenamiento de carbono CAC.
En CCS, las membranas separan el CO 2 de otros gases en una mezcla. Las propiedades físicas de la membrana, como su porosidad, son clave para la eficiencia del proceso. Por lo tanto, los esfuerzos para mejorar la tecnología CCS se han centrado en mejorar las membranas de separación. Recientemente, una membrana en particular, Si-CHA, ha ganado atención como una opción prometedora para separar CO 2 de metano CH 4 , otro gas de efecto invernadero que también es útil como fuente de energía en una variedad de industrias.Si-CHA es un cristal que se compone principalmente de anillos de silicio Si de ocho miembros que crean poros de 0,38 nm de diámetro.Esto es ideal para dejar CO 2 las moléculas 0,33 nm pasan, mientras retienen el CH 4 moléculas 0,38 nm y otras moléculas más grandes.
El método más común para sintetizar membranas de Si-CHA con porosidad uniforme es hacer crecer una capa secundaria del cristal sobre una capa principal primaria recubierta sobre un sustrato. Las composiciones de la capa principal y el sustrato determinan qué tan efectiva será la membrana resultante.Desafortunadamente, actualmente no existe un método para sintetizar una membrana lo suficientemente eficiente para uso industrial en términos de porosidad, escalabilidad y estabilidad a altas temperaturas.
Ahora, en un nuevo estudio publicado en membranas , científicos de Japón han desarrollado un nuevo método para sintetizar una membrana de Si-CHA puro que muestra un CO mucho más alto 2 rendimiento de separación que las membranas de Si-CHA desarrolladas utilizando métodos existentes. Este podría ser un primer paso para superar las barreras para su uso generalizado en la industria.
La clave de este logro, como explica el científico principal Dr. Mikihiro Nomura del Shibaura Institute of Technology SIT, es usar un sustrato de sílice poroso en lugar del sustrato de alúmina convencional para hacer crecer el cristal ''. Por lo general, Si-CHAlas membranas se sintetizan en sustratos de alúmina porosa con una capa de Si-CHA, ya que este método aumenta la resistencia mecánica de la membrana resultante ", dice." Sin embargo, el aluminio de los sustratos de alúmina se disuelve en la capa de CHA, reduciendo el porotamaños, y en consecuencia, evitando la mayor cantidad de CO 2 de pasar a través de la membrana resultante como hubiera sido posible de otra manera. El uso de un sustrato de sílice elimina este problema y mejora el CO 2 eficiencia de separación. ''
A través de la experimentación en varias condiciones de síntesis, los científicos optimizaron las composiciones del gel original y el sustrato para obtener la membrana con el CO más alto 2 rendimiento de separación para un CO 2 / CH 4 mezcla de gases. También compararon el rendimiento de su membrana con el de las membranas de Si-CHA producidas sobre sustratos de alúmina.
Descubrieron que para una proporción de agua a sílice de 4.2 en el gel original, la viscosidad fluidez del gel original era la correcta y se creó la membrana más suave. Pero lo más suave no significa lo mejor en términos de CO 2 permeabilidad. Un gel original con una proporción de agua a sílice de 4,6 recubierto sobre un sustrato de sílice poroso y dejado sin tocar a 150 ° C durante 8 horas produjo una membrana con una permeabilidad dos veces mayor que una membrana de un espesor similar sintetizada en unsustrato de alúmina porosa.
Además, las condiciones necesarias para desarrollar esta membrana de espesor similar en un sustrato de alúmina fueron 170 ° C y 70 horas, lo que indica que los sustratos de sílice potencialmente permitían resultados mucho mejores con condiciones de síntesis mucho más suaves.
Este es el primer estudio para lograr membranas de Si-CHA efectivas en un sustrato de sílice y, por lo tanto, si bien proporciona información clave sobre la cual basarse, queda mucha investigación por hacer antes de que este método de síntesis en sí pueda llevarse a la industria. Pero el Dr.. Nomura tiene esperanzas y cree que "algún día esta tecnología se desarrollará lo suficiente como para capturar CO 2 lo suficiente para mantener una sociedad neutra en carbono y reducir las fluctuaciones climáticas causadas por el calentamiento global ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Shibaura . Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
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