10/04/2012 - Erfassung und Umwandlung von Schadstoffemissionen in Energie

Menéame

Am Institut für Werkstoffforschung (IIM) der UNAM in Mexiko-Stadt werden keramische Materialien synthetisiert, die die Aufnahme von Schadstoffen (Kohlendioxid, CO2) ermöglichen, um wieder in Brennstoffe wie Ethanol oder Methan.

Durch die Aufnahme in Keramik wird Karbonat erzeugt, das sich in einem festen Zustand befindet. Von diesem Material aus beginnt die Forschergruppe, die Pfeiffer leitet, daran zu arbeiten, wie man es wieder in irgendeine Form von Kraftstoff umwandelt: Alkohol oder Alkan. Sie würden an festen Standorten auf industrieller Ebene verwendet werden.

Die Gasabscheidung wäre beispielsweise in Zementwerken und in der Elektrizitätsindustrie möglich, unter anderem in Unternehmen, in denen die Stromerzeugung einen hohen Verbrauch fossiler Brennstoffe und einen hohen CO2-Ausstoß erfordert. Nicht in einem mobilen System, man müsste einen Wohnwagen mit dem Fangmaterial zurückbringen.

"Sie entwickeln sich Membranen, um CO2 zu fangen "Die Industrie wird in der Lage sein, in Produkte mit Mehrwert umzuwandeln," erklärte Pfeiffer Perea, "deren Laminarstruktur, Sandwich oder tausend Blatt Blätter es ermöglicht, Kohlendioxid zu erfassen, eines der Treibhausgase, das am meisten zur globalen Erwärmung beiträgt und sein Klima auf globaler Ebene beeinflusst. Es ist bekannt als Hydrotalcita oder Anionic Lehm.

In der IIM, sagte Pfeiffer Perea, "wir versuchen, CO2 zwischen den Schichten zu erfassen, die seine Laminarstruktur erzeugt. Die Aufnahme von Gas in einem soliden Material ist eine Option für die Umweltproblematik durch den Treibhauseffekt. Auf globaler Ebene werden jedoch andere Alternativen angestrebt. So z.B. bei Energiequellen wie Windkraft, Wasserkraft, Kernenergie und Solarenergie."

Die Technik basiert auf der Verwendung von physikalischen Technologien als Chemie. Einige schlagen vor, dies zu tun und es zu lagern, um es dann als Spritzgas in Ölbohrlöchern zu verwenden. Andere, es in den Meeresuntergrund zu injizieren, was zu Ungleichgewichten in diesem Ökosystem führen könnte.

Auch fangen Sie es und konvertieren Sie es chemisch in Produkte mit Mehrwert. Pfeiffer Perea ist eine solche Idee: das Kohlendioxid zu erfassen, das verschiedene Industrien in großen Mengen produzieren, und dann durch chemische Reaktionen Brennstoff zu erzeugen.

Da sie "das vielversprechendste, was es gibt" sind, arbeitet der Student an verschiedenen Keramiken. Diese und die Treibhausgase, sagte er, haben eine sehr starke Affinität. Die Moleküle des CO2 sind sehr sauer und stehen im Zusammenhang mit der Alkalinität der Keramiken. Die chemische Reaktion zwischen ihnen ist sehr einfach.

Ein weiterer Vorteil ist, dass es auf industrieller Ebene einfacher ist, mit festen wie Keramiken zu arbeiten als mit Flüssigkeiten wie Lösungen auf der Grundlage von Amin-Typ organischen Verbindungen.

Außerdem wird die CO2-Abscheidung in Keramik normalerweise in einem hohen Temperaturbereich erfolgen. "Wir haben Materialien, die es zwischen 200 und 700 Grad Celsius machen. Sie sind sehr geeignet, da Verbrennungsgase (z. B. durch Benzin erzeugte Gase) bei einer Temperatur von 400 bis 500 Grad Celsius abgegeben werden.

Im Gegensatz zu Polymeren oder Aminen (erst muss man das Gas abkühlen, um es zu fangen), können Keramiken die Temperatur nutzen, die das Brennen bringt.

Zusätzlich zu den hydrotalcita-ähnlichen Materialien arbeitet Pfeiffer Perea mit Silikaten, Aluminaten, Cupraten und Zirkonaten von Alkalielementen. Es sind dichte Materialien, die Kohlendioxid durch chemische Absorption fangen: CO2 reagiert chemisch mit Keramiken.

Die chemische Absorption ist ein Vorteil, da sie durch die Aufnahme von Kohlendioxid in das Keramikwerk nicht mehr gasförmig ist, Teil des Feststoffs wird und seine Einschließung einfacher sein kann.

Stattdessen ist der Adsorptionsprozess mit den Polymeren eine physikalische, elektrostatische Interaktion, weil CO2 nicht aufhören wird und das Polymer auch weiterhin so bleibt wie er selbst.

Eines der vielversprechendsten keramischen Materialien, mit denen die Universität arbeitet, ist die Fünf-Lithium-Aluminat, das synthetisiert, charakterisiert und entdeckte, "zum Glück" ist günstig, um Gas zu erfassen.

Wie in der Weltliteratur berichtet wird, sind dieses Keramik und Calciumoxid "die beiden Materialien, die theoretisch die größte Abscheidungskapazität von Kohlendioxid haben."

Für den Experten ist die Beleuchtung sehr vielversprechend; sie ist stabil, mit guter Aufnahme. Auf experimenteller Ebene wurden bei der UNAM Effizienzgewinne von etwa 70-75 Prozent erzielt.

In der Prüfung der Zyklizität, um zu sehen, ob die Effizienz erhalten bleibt, wurde festgestellt, dass im Laufe der Zeit etwas verloren geht; jedoch nach 20 Zyklen der Chemoabsorption, am Ende, ist die Effizienz noch viel höher als jede andere berichtet.

"Im Hochtemperaturbereich sind Aluminat und Calciumoxid die beiden besten Verbindungen, die es heute für die CO2-Abscheidung gibt."

Zu diesem Zweck werden der Nationalrat für Wissenschaft und Technologie und das Energiesekretariat durch ihren Vorschlag zur Nachhaltigkeit unterstützt. Sie arbeiten an einem der vier großen Projekte, die SENER-CONACYT der UNAM gab.

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