Оксид углерода является основным парниковым газом на планете. Снизить его накопление в атмосфере возможно путем уменьшения выбросов и активного улавливания из воздуха. Новый воздушный фильтр решает вторую задачу.
Несмотря на предупреждения научного сообщества и усилия по борьбе с климатическими изменениями, глобальные выбросы углекислого газа продолжают увеличиваться. Уменьшение выбросов в местах их возникновения — это распространенный метод решения проблемы, но еще одной важной стратегией является активное удаление углерода из атмосферы. Современные централизованные установки прямого улавливания из воздуха стоят дорого и требуют много пространства, поэтому ученые разработали воздушный фильтр для поглощения углекислого газа, который можно интегрировать в существующие вентиляционные системы в домах и офисах по всему миру.
Исследователи представили свой фильтр в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Он состоит из мельчайших углеродных нановолокон, покрытых полиэтиленимином (также известным как полиазиридин). Эта комбинация создает исключительно эффективную углеродную губку, которая поглощает молекулы углекислого газа из воздуха даже при низких концентрациях CO2. Фильтр можно очищать с помощью солнечного тепла или слаботочного электричества.
Команда провела испытания нового угольного фильтра, чтобы оценить его эффективность. Сначала они проверили, насколько хорошо он поглощает углерод, поместив его в систему с контролируемым потоком и пропуская через него воздух с известной концентрацией углекислого газа. Фильтр продемонстрировал высокую селективность и скорость действия: он улавливал молекулы CO2, пропуская остальной воздух.
Вторая фаза тестирования была направлена на выяснение возможности повторного использования фильтра экономичным и эффективным способом без значительных энергетических затрат, как это происходит в крупных централизованных установках. Как использование низкокачественного солнечного тепла, так и пропускание низковольтного электрического тока через проводящие нановолокна способствовали отделению молекул углекислого газа от полимерного покрытия, что позволяет легко повторно использовать фильтр. В реальных условиях высвобожденный оксид углерода можно собрать в виде чистого концентрированного потока для постоянного хранения или специализированного использования (например, для заправки углекислотных огнетушителей).
Исследование подтвердило эффективность работы фильтра в реальных условиях. Оценка жизненного цикла показала, что данный процесс удивительным образом экологически безопасен и обеспечивает эффективность удаления углерода на уровне 92,1%.
Авторы исследования подчеркивают, что при массовом внедрении их фильтр сможет удалять до 600 миллионов тонн углекислого газа в год по всему миру, что составляет приблизительно 2% от ежегодных выбросов. Используя миллиарды вентиляционных систем по всему миру, технология распределенных воздушных фильтров DAC может изменить подход и усилить существующие усилия в борьбе с климатическими изменениями.