Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) предложили новый подход, способный устранить это противоречие. Используя нанофильтрующие мембраны, они добавили промежуточный этап между захватом и выделением CO₂. Результат — шестикратное повышение эффективности процесса и снижение затрат как минимум на 20%.
В традиционных системах CO₂ связывается с гидроксидами, образуя карбонаты. Эти карбонаты подаются в электрохимическую ячейку, где вступают в реакцию с кислотой, в результате чего выделяется чистый CO₂ и вода. Однако одна и та же жидкость используется как для улавливания, так и для высвобождения, и каждая стадия требует разных условий: одна — высокой концентрации гидроксида, другая — карбонатов. Это мешает технологии работать с максимальной эффективностью.
Команда предложила решение: добавить стадию нанофильтрации между двумя процессами. Благодаря различию в зарядах — у карбонатов он равен –2, у гидроксидов –1 — наномембрана способна эффективно их разделять. В результате гидроксид возвращается к абсорбционной части, а карбонаты направляются к стадии выделения CO₂. Это позволяет каждой части системы работать в оптимальном режиме.
Тесты показали, что мембрана отделяет карбонаты с эффективностью около 95%. По словам исследователя Саймона Руфера, такая фильтрация устраняет потери, когда протоны в ячейке реагируют не с карбонатом, а с гидроксидом, в результате чего выделяется не CO₂, а лишь вода.
В результате анализа технико-экономических показателей стало ясно: новая система снижает стоимость улавливания с ~$600 до ~$450 за тонну CO₂. Более того, она стабильнее и способна эффективно работать даже при изменениях концентрации ионов в растворе.
Разработка применима не только к технологиям прямого улавливания CO₂ из воздуха, но и к промышленным выбросам, а также к последующим процессам преобразования CO₂ в полезные продукты: топливо, химикаты и материалы.
«Наш подход также открывает путь к использованию более безопасных, менее токсичных абсорбентов», — отмечает Варанаси. Это возможно, поскольку нанофильтрация компенсирует недостатки медленных, но экологически безопасных реактивов за счёт повышения общей эффективности цикла.
Кроме того, система совместима с существующими установками улавливания и может быть внедрена без полного переоснащения инфраструктуры. Если стоимость удастся снизить до ~$200 за тонну, это сделает технологию массово применимой.
Как подчёркивает Руфер, даже при текущих затратах технология уже может быть коммерчески привлекательной: сейчас углеродные кредиты продаются по цене выше 500 долларов за тонну. Это значит, что мы уже находимся в экономически жизнеспособной зоне.
Тем не менее, дальнейшее удешевление сделает рынок углеродных кредитов доступнее для большего числа компаний.
Источник: https://techxplore.com/news/2025-05-nanofiltration-approach-bottleneck-co8322-capture.html
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
