Фильтр-углепоглотитель: каждое здание

Несмотря на десятилетия предупреждений и активные усилия по борьбе с изменением климата, глобальные выбросы углерода продолжают расти. Помимо сокращения выбросов у источников, важной стратегией является активное удаление углекислого газа из атмосферы. Современные централизованные установки прямого улавливания углерода (DAC) дорогостоящи и занимают большие площади. В ответ на это ученые разработали воздушный фильтр, способный улавливать углерод и интегрироваться в существующие вентиляционные системы жилых домов и офисов по всему миру.

Исследователи представили свой инновационный фильтр в журнале Science Advances. Он изготовлен из микроскопических углеродных нитей, известных как нановолокна, покрытых полимером полиэтиленимином. Эта комбинация создает высокоэффективную «губку» для углерода, которая улавливает молекулы диоксида углерода из воздуха даже при низких концентрациях. Фильтр также может быть регенерирован с помощью солнечного нагрева или низкоэнергетических электрических методов.

Команда провела всесторонние испытания нового углеродного фильтра. Сначала была оценена его поглощающая способность: фильтр поместили в проточную систему и пропускали через него воздух с известной концентрацией углекислого газа. Фильтр продемонстрировал высокую избирательность и скорость, эффективно улавливая целевые молекулы и пропуская остальной воздух.

Вторая фаза испытаний была направлена на оценку возможности дешевой и эффективной повторной эксплуатации фильтра без колоссальных энергетических затрат, свойственных крупным централизованным установкам DAC. Использование как низкотемпературного солнечного нагрева, так и пропускание низковольтного электрического тока непосредственно через проводящие нановолокна привели к высвобождению молекул углекислого газа из полимерного покрытия. Это означает, что фильтр можно легко использовать повторно.

В реальных условиях уловленный углерод может быть собран в виде чистого, концентрированного потока для последующего постоянного хранения или повторного использования. Исследование также подтвердило потенциал фильтра для практического применения. Оценка жизненного цикла показала высокую экологичность процесса, достигнув чистой эффективности удаления углерода в 92,1%. Экономический анализ выявил, что стоимость улавливания одной тонны диоксида углерода с помощью этого фильтра составляет от 209 до 668 долларов, что часто оказывается дешевле крупномасштабных технологий улавливания углерода.

Авторы исследования отмечают, что при широком внедрении их фильтр способен удалять до 596 миллионов тонн диоксида углерода в год на глобальном уровне, что составляет примерно 2% от ежегодных выбросов углерода. «Используя миллиарды вентиляционных систем по всему миру, технология распределенных воздушных фильтров DAC может изменить парадигму и усилить наши совместные усилия по противостоянию изменению климата».