Инновационный метод фиксации и хранения CO2

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 1694 (2022) Цитировать эту статью

5259 Доступов

3 цитаты

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Концентрация CO2 в атмосфере Земли постепенно увеличивается со времен промышленной революции, прежде всего в результате использования ископаемого топлива в качестве источников энергии. Хотя уголь и нефть сыграли жизненно важную роль в развитии современной цивилизации, сегодня признано, что уровень CO2 в атмосфере необходимо снижать, чтобы избежать серьезных последствий изменения климата, включая стихийные бедствия. Следовательно, в настоящее время существует значительный интерес к разработке подходящих методов фиксации CO2 в воздухе и выхлопных газах. Настоящая работа демонстрирует простой, но инновационный подход к химической фиксации чрезвычайно низких и очень высоких концентраций CO2 в воздухе, которые могут возникнуть из промышленных источников. Этот процесс основан на использовании водных растворов водорастворимых соединений NaOH и CaCl2, которые реагируют с CO2 с образованием безвредных твердых веществ CaCO3 (известняк) и NaCl (соль) через промежуточные соединения, такие как NaHCO3 и Na2CO3. Образующийся в этом процессе NaCl может быть преобразован обратно в NaOH посредством электролиза, в ходе которого одновременно образуются H2 (который можно использовать в качестве экологически чистого источника энергии) и Cl2. Кроме того, морская вода содержит как NaCl, так и CaCl2, поэтому может обеспечить готовый запас этих двух соединений. Эта система обеспечивает безопасный и недорогой подход к одновременной фиксации и хранению CO2.

Хотя Земля с течением времени претерпела множество периодов значительных изменений окружающей среды, окружающая среда планеты была необычайно стабильной в течение последних 10 000 лет1. За это время различные природные системы регулировали климат Земли и поддерживали условия, способствующие развитию человечества. Однако эти системы регулирования серьезно нарушены, и планета, возможно, приближается к порогу, за которым могут произойти непредсказуемые изменения окружающей среды, такие как повышение средней глобальной температуры2. Чтобы снизить концентрацию CO2 в атмосфере как средство смягчения таких последствий, на Конференции ООН по изменению климата (COP20) в 2015 году было достигнуто так называемое Парижское соглашение. Это соглашение основывалось на требовании сдерживать рост средней глобальной температуры. ниже 2 °С по сравнению с температурой до промышленной революции и предпочтительно менее 1,5 °С. В настоящее время достижение этой цели является сложной задачей, основанной исключительно на развитии углеродно-нейтральных энергетических систем. Несмотря на это, избранный президент Джо Байден заявил, что Соединенные Штаты Америки вновь присоединятся к Парижскому соглашению (исторически присоединились сегодня, 20 января 2021 года), а нынешний премьер-министр Японии Ёсихидэ Суга заявил, что Япония достигнет углеродного соглашения. нейтральное общество к 2050 году. Кроме того, президент Китайской Народной Республики Си Цзиньпин заявил, что к 2060 году Китай станет углеродно-нейтральным. Несмотря на это, поскольку нынешняя концентрация CO2 в атмосфере довольно высока, предпринимаются постоянные усилия по снижению выбросов углекислого газа. накопление CO2, чтобы предотвратить кризис изменения климата. Климатологи предупредили, что в течение следующего десятилетия потребуется значительное снижение уровня CO2 в атмосфере Земли2; поэтому необходимо немедленно начать этот процесс. Об актуальности этой работы говорили такие активисты, занимающиеся изменением климата, как Грета Тунберг, а мероприятия «Пятницы ради будущего» проводились по всему миру.

Хотя возобновляемые источники энергии, включая солнечную радиацию и ветер, могут привести к сокращению выбросов CO2, эти альтернативные системы по-прежнему требуют затрат энергии и могут также включать производство CO2. Кроме того, эти подходы к использованию возобновляемых источников энергии не удаляют CO2, который уже накопился в атмосфере, а также не решают проблему продолжающегося образования CO2 из выхлопных газов и промышленных источников. Таким образом, даже если бы можно было немедленно достичь углеродно-нейтрального общества, накопленный в атмосфере CO2 не сократился бы. По этим причинам важно снизить уровень CO2 в настоящее время в атмосфере Земли и как можно скорее разработать практические способы сделать это. Для хранения CO2 было предложено геосвязывание путем закачки CO2 в подземные геологические формации, такие как нефтяные месторождения, газовые месторождения и соляные формации3,4, хотя эти системы все еще являются проектами будущего.