Više od 100 objekata dizajniranih za uklanjanje ugljen-dioksida (CO 2) iz atmosfere nalazi se u različitim fazama razvoja širom sveta. U Sjedinjenim Državama, prva fabrika za direktno zahvatanje vazduha (DAC) otvorena je prošle jeseni u severnoj Kaliforniji. Ministarstvo energetike SAD finansira još četiri regionalna DAC čvorišta sa milijardama dolara početnog novca.
Sada, Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST) ima za cilj da olakša razvoj ove tehnologije koja se brzo pojavljuje za koju Međunarodna agencija za energiju (IEA) kaže da će biti „ključna tehnologija“ za borbu protiv globalnog zagrevanja.
Naučnici NIST-a razvili su aparat za testiranje visoke preciznosti za benchmarking performansi materijala, nazvanih sorbenti, koji se koriste u DAC postrojenjima za hvatanje i uklanjanje ugljenika iz vazduha.
Aparat će omogućiti agenciji da razvije sorbente za ispitivanje materijala za istraživanje (RGTM) za DAC industriju. Ovi referentni materijali će biti testirani u aparatu i potvrđeni za uklanjanje određene količine CO 2 iz date količine vazduha.
Kompanije će imati mogućnost da koriste RGTM za kalibraciju svoje opreme, pazeći da dobiju iste rezultate kao i NIST kada testiraju materijale agencije. Oni takođe mogu da koriste materijale kao deo svog procesa istraživanja i razvoja, upoređujući performanse uklanjanja ugljenika svojih materijala u odnosu na NIST-ove.
„Naš test i RGTM će omogućiti kritičku i nepristrasnu procenu novih, novih DAC materijala i sveobuhvatnije razumevanje njihovih performansi“, rekao je istraživač hemičar NIST-a Šon Mekgivern. „Nadamo se da će ovo pomoći da se unapredi razvoj merenja i standarda za DAC industriju.“
Globalno zagrevanje nastaje kada se gasovi staklene bašte, uključujući ugljen-dioksid, metan, azot-oksid i fluorovana jedinjenja, akumuliraju u atmosferi. Gasovi apsorbuju infracrveno zračenje, što dovodi do viših temperatura blizu površine Zemlje.
Postoje prirodne metode za uklanjanje ugljenika iz vazduha, kao što su sadnja drveća i obnova zemljišta. Ipak, naučnici veruju da će biti potrebni dodatni pristupi u borbi protiv globalnog zagrevanja.
Tipično, DAC postrojenja koriste ogromne ventilatore za usisavanje vazduha, koji se zatim gura kroz filter koji sadrži sorbente. Kada se zagreva (ili drugim metodom), sorbentni materijal oslobađa ili desorbuje ugljenik. Ugljenik se može zakopati duboko u zemlju ili ponovo koristiti za industrijsku upotrebu kao što su beton i sintetička goriva.
Sorbenti mogu biti čvrsti ili tečni. NIST-ov aparat za testiranje je samo za čvrste sorbente, kao što su jonoizmenjivačka smola, polimerom impregnirani mezoporozni silicijum (PIMS) i metalno-organski okviri (MOF).
Novoizgrađena DAC fabrika u Kaliforniji može ukloniti najviše 1.000 metričkih tona CO 2 godišnje, što je ekvivalent uklanjanju otprilike 200 automobila sa puta. Ali do 2050. godine, IEA predviđa da će biti izgrađeno mnogo više DAC objekata sa kombinovanom sposobnošću uklanjanja skoro 1 milijarde metričkih tona CO 2 godišnje.
„Moramo da povećamo ovu tehnologiju za otprilike šest redova veličine da bismo imali potreban uticaj na klimu“, kaže Pamela Ču, koordinator NIST-ovog programa za obračun i dekarbonizaciju ugljenika. „Potrebno je više istraživanja i razvoja kako bi ova tehnologija bila što efikasnija i ekonomski održiva.
NIST-ov aparat za testiranje, prvi put opisan 2023. godine u časopisu Industrial & Engineering Chemistri Research, dizajniran je da stavi čvrste sorbente kroz svoje korake. Hemičar istraživanja Džefri Manion, koji je pomogao u njegovom stvaranju, rekao je da ono pruža među „najboljim merenjima na svetu“ da bi se utvrdilo „koliko tačno materijal radi u adsorbovanju ugljenika“.
Za RGTM, od kojih se prvi očekuje sledeće godine, NIST istraživači će testirati sorbente koji se obično koriste u DAC industriji.
RGTM je referentni materijal u ranoj fazi koji može dovesti do standardnog referentnog materijala (SRM), koji je detaljnije okarakterisan i izmeren i dolazi sa sertifikatom o analizi.
Hemičarka istraživanja NIST-a Elisabeth Mansfield rekla je da bi agencija na kraju mogla da razvije SRM za DAC sorbente, ali u ovom trenutku radi na tome da brzorastućoj i visokokonkurentnoj industriji obezbedi referentni materijal što je pre moguće.
„Mnoge kompanije trenutno razvijaju nove vrste sorbenata“, rekla je ona. „Oni će želeti da znaju da rade u laboratoriji pre nego što se povećaju. Ovi RGTM će im omogućiti da testiraju svoju laboratorijsku opremu i daju im poverenje u svoja merenja.“
