ساخت هیدروژلی که کربن دی‌اکسید هوا را جذب می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، انتشار جهانی کربن دی‌اکسید برای ۲۰۲۲ به ۱.۳۶ گیگاتن رسید و این ۱۳-۳۶ درصد از بودجه کربن باقی‌مانده را برای محدود کردن گرم شدن ۵/۱ درجه سانتی‌گراد جهان را مصرف می‌کند، این بدان معنی است که می‌توان تنها تا دو سال دیگر به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای ادامه داد.

فناوری‌های گیراندازی مستقیم کربن دی‌اکسید از هوا (DAC) این امکان را فراهم می‌کند که بتوان کربن دی‌اکسید را به‌طور مستقیم از جو، در هر مکان استخراج کرد؛ اما عملی بودن این امر به دلیل نیاز به انرژی بالا و هزینه‌های قابل توجه، محدود می‌شود. به‌طور خاص، بیشتر این سیستم‌ها نمی‌توانند در شرایط مرطوب عملکرد خوبی داشته باشند و به شرایط خلاء احتیاج دارند.

برای غلبه بر این چالش، محققان هیدروژل‌های ضبط کربن پایدار (SCCH) را به‌عنوان یک ماده با قابلیت گیراندازی کربن دی‌اکسید ارائه کردند که جذب زیادی داشته و انرژی کمی برای دشارژ نیاز دارد. نتایج این مطالعه در مجله Nano Letters منتشر شده‌ است.

برخلاف بسیاری از جاذب‌ها که در آن آب با مصرف انرژی بالا می‌تواند منجر به بازسازی و دشارژ جاذب شود، آب در هیدروژل دارای آنتالپی تبخیر کاهش یافته است که می‌تواند به کاهش انرژی بازسازی کمک شایانی کند.

این SCCH از نوعی ساختار آدمسی شکل ارزان قیمت و با کمک زیست‌توده کنجاک، سلولز پاسخگو به گرما و پلی‌اتیلنیمین به‌طور یکنواخت پراکنده شده (PEI) تشکیل شده‌است. یکی دیگر از مزایای این SCCH، ساختار سلسله مراتبی منحصر به‌فرد آن است. منافذ میکرو و نانو انتقال و حمل و نقل کربن دی‌اکسید را تسهیل کرده و دسترسی آسان به سایت‌های فعال آمین را امکان‌پذیر می‌کند.

بخار آب مناسب، اتصال کربن دی‌اکسید را با PEI تقویت می‌کند، که منجر به ظرفیت گیراندازی بسیار بالاتر در شرایط مرطوب می‌شود.

این ژل را می‌توان با مواد تجاری موجود در آب حل کرد و درون قالب ریخت و به دنبال آن محصول را خشک کرد. این کار در هوای محیط مقیاس‌پذیر و بادوام است، که از کاربرد عملی بهره می‌برد. با چنین دمای بازسازی پایینی، این هیدروژل‌های جدید می‌توانند بستری مناسب برای مواد مختلف و مدیریت پایدار کیفیت هوا و فناوری‌های DAC باشند.