NCSU 新型棉织物过滤器显示出作为二氧化碳去除剂的前景
发布日期：北卡罗来纳州立大学的研究人员发现，他们可以使用一种拟议的新型基于织物的过滤器，以有希望的速度过滤空气和气体混合物中的二氧化碳，该过滤器结合了棉织物和一种称为碳酸酐酶的酶——自然界加速化学反应的工具之一。
这 发现 最初的实验室测试表明，在开发一种可能的新型碳捕获技术方面向前迈出了一步，该技术可以减少生物质、煤炭或天然气发电厂的二氧化碳排放。虽然过滤器的尺寸需要显着扩大，但研究人员认为，与其他提出的解决方案相比，他们的设计将使这一步骤变得更容易。
该研究的主要作者表示：“通过这项技术，我们希望从源头上阻止二氧化碳排放，而发电厂是目前二氧化碳排放的主要来源。” 沉家龙，北卡罗来纳州立大学博士后研究学者。 “我们认为，与类似的针对性研究相比，我们的方法的主要优势在于，我们的方法可以使用传统的纺织制造设施轻松扩大规模。”
研究小组设计的基于纺织品的化学过滤器的核心是天然存在的碳酸酐酶，它可以加速二氧化碳和水转化为碳酸氢盐（小苏打中的一种化合物）的反应。酶在人体中发挥着重要作用；它有助于运输二氧化碳，以便呼出。
“我们在工艺过程中借用了这种奇妙的酶来加速水溶液中二氧化碳的吸收，”沉说。
为了制造过滤器，研究人员将酶附着在两层棉织物上，方法是将织物浸泡在含有壳聚糖材料的溶液中，壳聚糖的作用类似于胶水。壳聚糖以物理方式捕获酶，使其粘附在织物上。
然后，研究人员进行了一系列实验，模拟发电厂的排放水平，看看他们的过滤器如何有效地将二氧化碳从二氧化碳和氮气的空气混合物中分离出来。他们将织物卷成螺旋状，以便可以将其推入管中。他们将气体和水基溶液一起通过管子。当二氧化碳与溶液中的水和酶发生反应时，它变成碳酸氢盐并沿着过滤器和管滴下。然后，他们捕获碳酸氢盐溶液并将其排出。
当他们以每分钟 4 升的速度推动空气通过过滤器时，使用单层过滤器可以提取 52.3% 的二氧化碳，使用双层过滤器可以提取 81.7% 的二氧化碳。虽然研究结果很有希望，但他们需要针对商业发电厂中使用的更快空气流速来测试过滤器。相比之下，全面运营每分钟需要处理超过 1000 万升烟气。研究人员正在与合作者合作进行更大规模的测试，并将他们的技术与正在研究的其他类似技术进行比较。
研究合著者表示：“这个故事仍在进行中，但我们得到了一些非常令人兴奋的初步结果。” 索尼娅·鲑鱼，北卡罗来纳州立大学纺织工程、化学和科学副教授。 “我们已经取得了非常重大的进展。”
除了测试过滤器的碳捕获率之外，他们还测试了过滤器在五次洗涤、干燥和储存循环后的工作效果。他们发现它可以保持高水平的性能。
“这种酶可以在较低的温度下保存很长时间，而且很耐用，”沉说。 “这种织物为其提供物理支撑和结构，同时提供较大的表面积以使其与二氧化碳发生反应。”
捕获二氧化碳只是该过程的一部分——他们还在研究如何回收液体离开过滤器后的问题，以及将碳酸氢盐转化为二氧化碳的过程，以便将其储存和利用。处置或用于其他商业目的。
“我们希望再生过滤器使用的水溶液，这样我们就可以反复使用它，”萨蒙说。 “该过程的这一方面需要更多的工作，以使溶剂的再生能量尽可能低。”
研究人员表示，需要新的碳捕获技术，该技术比现有的商业化碳捕获技术需要更少的能源，其中一些技术仅用于过滤二氧化碳并将其释放回大气中。他们希望他们的碳捕获系统能够帮助降低成本，从而促进采用。
“捕获二氧化碳的方法有很多不同，”沉说。 “目前商业环境中的标准使用的反应非常快、非常强，并且与二氧化碳的结合非常好，以至于你无法轻易地将二氧化碳去除。你必须使用非常高的温度，这意味着大量的能源消耗。这会让你的流程变得更加昂贵。”
该研究“利用壳聚糖包埋二氧化碳将碳酸酐酶固定在纺织规整填料上”2 捕获”是 在线发表于 ACS 可持续化学与工程。合著者包括岳媛，她完成了博士学位。在萨蒙的团队中。该研究得到了北卡罗来纳州和可持续能源联盟的支持，该联盟是美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的管理和运营承包商，通过生物能源技术办公室（BETO）资助的项目作为合作NREL、北卡罗来纳州和肯塔基大学应用能源研究中心合作，使用 Novozymes 的酶。
原文来源： WRAL 技术线