Le nouveau filtre à base de tissu en coton du NCSU semble prometteur en tant qu'éliminateur de CO2
Date publiée:Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont découvert qu'ils pouvaient filtrer le dioxyde de carbone des mélanges d'air et de gaz à des taux prometteurs en utilisant un nouveau filtre à base de textile qui combine un tissu en coton et une enzyme appelée anhydrase carbonique – l'un des outils naturels pour accélérer les réactions chimiques.
Le résultats issus des premiers tests en laboratoire représentent un pas en avant dans le développement d'une éventuelle nouvelle technologie de captage du carbone qui pourrait réduire les émissions de dioxyde de carbone provenant des centrales électriques à biomasse, au charbon ou au gaz naturel. Et même si la taille du filtre devrait être considérablement agrandie, les chercheurs pensent que leur conception rendrait cette étape plus facile par rapport aux autres solutions proposées.
"Grâce à cette technologie, nous voulons arrêter les émissions de dioxyde de carbone à la source, et les centrales électriques sont actuellement la principale source d'émissions de dioxyde de carbone", a déclaré l'auteur principal de l'étude. Jialong Shen, chercheur postdoctoral à NC State. "Nous pensons que le principal avantage de notre méthode par rapport à une recherche similaire est qu'elle pourrait être facilement étendue à l'aide d'installations de fabrication textile traditionnelles."
La pièce maîtresse de la conception de l'équipe de recherche pour un filtre chimique à base de textile proposé est l'enzyme anhydrase carbonique naturelle, qui peut accélérer une réaction dans laquelle le dioxyde de carbone et l'eau se transformeront en bicarbonate, un composé du bicarbonate de soude. L'enzyme joue un rôle important dans le corps humain ; il aide à transporter le dioxyde de carbone afin qu'il puisse être expiré.
"Nous avons emprunté cette merveilleuse enzyme dans notre processus pour accélérer l'absorption du dioxyde de carbone dans une solution aqueuse", a déclaré Shen.
Pour créer le filtre, les chercheurs ont attaché l'enzyme à un tissu de coton à deux couches en trempant le tissu dans une solution contenant un matériau appelé chitosane, qui agit comme une colle. Le chitosane emprisonne physiquement l’enzyme, la faisant adhérer au tissu.
Les chercheurs ont ensuite mené une série d'expériences pour voir dans quelle mesure leur filtre séparerait le dioxyde de carbone d'un mélange atmosphérique de dioxyde de carbone et d'azote, simulant les niveaux émis par les centrales électriques. Ils ont enroulé le tissu en spirale pour pouvoir le glisser dans un tube. Ils ont poussé le gaz à travers le tube, ainsi qu’une solution à base d’eau. Lorsque le dioxyde de carbone réagissait avec l’eau contenue dans la solution et avec l’enzyme, il se transformait en bicarbonate et s’écoulait dans le filtre et le tube. Ensuite, ils ont capturé la solution de bicarbonate et l’ont expulsée.
Lorsqu’ils poussaient l’air à travers le filtre à un débit de 4 litres par minute, ils pouvaient extraire 52,31 TP3T de dioxyde de carbone avec un filtre à simple couche et 81,71 TP3T avec un filtre à double couche. Bien que les résultats soient prometteurs, ils doivent tester le filtre par rapport aux débits d’air plus rapides utilisés dans les centrales électriques commerciales. À titre de comparaison, une opération à grande échelle nécessiterait de traiter plus de 10 millions de litres de gaz de combustion par minute. Les chercheurs travaillent avec des collaborateurs pour tester à plus grande échelle et comparer leur technologie à d’autres technologies comparables à l’étude.
"C'est une histoire toujours en cours, mais nous avons obtenu des premiers résultats vraiment passionnants", a déclaré le co-auteur de l'étude. Sonja Saumon, professeur agrégé d'ingénierie textile, de chimie et de sciences à NC State. "Nous avons fait des progrès très significatifs."
En plus de tester les taux de capture du carbone des filtres, ils ont également testé le fonctionnement du filtre après cinq cycles de lavage, de séchage et de stockage. Ils ont découvert qu’il pouvait maintenir un haut niveau de performance.
"L'enzyme peut être maintenue à une température plus basse pendant très longtemps et elle sera durable", a déclaré Shen. "Le tissu lui fournit un support physique et une structure, tout en lui offrant une grande surface pour réagir avec le dioxyde de carbone."
La capture du dioxyde de carbone n'est qu'une partie du processus. Ils travaillent également sur le problème du recyclage du liquide après sa sortie du filtre, ainsi que sur le processus de reconversion du bicarbonate en dioxyde de carbone afin qu'il puisse être stocké et stocké. éliminés ou utilisés à d’autres fins commerciales.
"Nous voulons régénérer la solution d'eau que nous utilisons avec le filtre afin de pouvoir l'utiliser encore et encore", a déclaré Salmon. "Cet côté du processus nécessite plus de travail, pour rendre l'énergie de régénération du solvant aussi faible que possible."
Les chercheurs affirment qu’il faut de nouvelles technologies de captage du carbone qui nécessiteraient moins d’énergie que les technologies commerciales existantes de captage du carbone, dont certaines sont utilisées uniquement pour filtrer le dioxyde de carbone et le rejeter dans l’atmosphère. Ils espèrent que leur système de captage du carbone pourrait contribuer à réduire les coûts et à stimuler l’adoption.
« Il existe de nombreuses façons différentes de capturer le dioxyde de carbone », a déclaré Shen. « La norme actuelle dans le cadre commercial utilise une réaction si rapide, si robuste et qui lie si bien le dioxyde de carbone qu'il est difficile de l'éliminer facilement. Il faut utiliser des températures très élevées, ce qui implique une grande consommation d'énergie. Cela rend votre processus plus coûteux.
L'étude « Anhydrase carbonique immobilisée sur un emballage structuré textile utilisant le piégeage du chitosane pour le CO2 Capturer »était publié en ligne dans ACS Chimie et ingénierie durables. Les co-auteurs comprenaient Yue Yuan, qui a terminé son doctorat. dans l'équipe de Salmon. L'étude a été soutenue par NC State et par l'Alliance pour l'énergie durable, gestionnaire et exploitant du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) pour le ministère américain de l'Énergie, par le biais d'un projet financé par le Bioenergy Technologies Office (BETO), en collaboration entre NREL, NC State et le Center for Applied Energy Research de l'Université du Kentucky, en utilisant les enzymes de Novozymes.
Source originale de l’article : WRAL TechWire