Bagaimana listrik bersih dapat meningkatkan nilai karbon yang ditangkap
Innovation

Bagaimana listrik bersih dapat meningkatkan nilai karbon yang ditangkap


Kredit: Universitas Toronto

Sebuah tim peneliti dari U of T Engineering telah menciptakan proses baru untuk mengubah karbon dioksida (CO2) ditangkap dari cerobong asap menjadi produk bernilai komersial, seperti bahan bakar dan plastik.

“Menangkap karbon dari gas buang secara teknis mungkin dilakukan, tetapi sangat mahal,” kata Profesor Ted Sargent (ECE), yang menjabat sebagai Wakil Presiden, Riset dan Inovasi U of T. “Biaya energi yang tinggi ini belum dapat diatasi dengan nilai pasar yang menarik yang terkandung dalam produk kimia. Metode kami menawarkan jalan menuju produk yang ditingkatkan sementara secara signifikan menurunkan biaya energi keseluruhan dari penangkapan dan peningkatan gabungan, membuat proses tersebut lebih menarik secara ekonomis.”

Satu teknik untuk menangkap karbon dari cerobong asap — satu-satunya yang telah digunakan di pabrik percontohan skala komersial — adalah dengan menggunakan larutan cair yang mengandung zat yang disebut amina. Ketika gas buang digelembungkan melalui larutan ini, CO2 di dalamnya bergabung dengan molekul amina untuk membuat spesi kimia yang dikenal sebagai aduk.

Biasanya, langkah selanjutnya adalah memanaskan hasil adisi ke suhu di atas 150 C untuk melepaskan CO2 gas dan meregenerasi amina. CO yang dirilis2 gas kemudian dikompres sehingga bisa disimpan. Kedua langkah ini, pemanasan dan kompresi, menyumbang hingga 90% dari biaya energi penangkapan karbon.

Geonhui Lee, Ph.D. kandidat di lab Sargent, mengejar jalan yang berbeda. Alih-alih memanaskan larutan amina untuk meregenerasi CO2 gas, dia menggunakan elektrokimia untuk mengubah karbon yang ditangkap di dalamnya secara langsung menjadi produk yang lebih berharga.

“Apa yang saya pelajari dalam penelitian saya adalah jika Anda menyuntikkan elektron ke dalam aduk dalam larutan, Anda dapat mengubah karbon yang ditangkap menjadi karbon monoksida,” kata Lee. “Produk ini memiliki banyak kegunaan potensial, dan Anda juga menghilangkan biaya pemanasan dan kompresi.”

CO terkompresi2 dipulihkan dari cerobong asap memiliki aplikasi terbatas: biasanya disuntikkan di bawah tanah untuk penyimpanan atau untuk meningkatkan pemulihan minyak.

Sebaliknya, karbon monoksida (CO) adalah salah satu bahan baku utama untuk proses Fischer-Tropsch yang mapan. Teknik industri ini banyak digunakan untuk membuat bahan bakar dan bahan kimia komoditas, termasuk prekursor banyak plastik umum.

Lee mengembangkan alat yang disebut electrolyzer untuk melakukan reaksi elektrokimia. Meskipun dia bukan orang pertama yang merancang perangkat semacam itu untuk memulihkan karbon yang ditangkap melalui amina, dia mengatakan bahwa sistem sebelumnya memiliki kekurangan dalam hal produk dan efisiensi keseluruhan.

“Sistem elektrolitik sebelumnya menghasilkan CO murni2, karbonat, atau senyawa berbasis karbon lainnya yang tidak memiliki potensi industri yang sama dengan CO, “katanya.” Tantangan lain adalah bahwa mereka memiliki hasil yang rendah, yang berarti bahwa laju reaksinya rendah. “

Dalam pengelektrolisis, aduk yang mengandung karbon harus berdifusi ke permukaan elektroda logam, tempat reaksi dapat berlangsung. Eksperimen Lee menunjukkan bahwa, pada studi awalnya, sifat kimiawi larutan menghalangi difusi ini, yang pada gilirannya menghambat reaksi targetnya.

Lee dapat mengatasi masalah tersebut dengan menambahkan bahan kimia umum, kalium klorida (KCl), ke dalam larutan. Meskipun tidak berpartisipasi dalam reaksi, keberadaan KCl sangat mempercepat laju difusi.

Hasilnya adalah bahwa rapat arus — laju di mana elektron dapat dipompa ke dalam pengelektrolisis dan diubah menjadi CO — bisa 10 kali lebih tinggi dalam desain Lee daripada di sistem sebelumnya. Sistem ini dijelaskan dalam makalah baru yang diterbitkan hari ini di Energi Alam.

Sistem Lee juga menunjukkan efisiensi faradaic yang tinggi, sebuah istilah yang mengacu pada proporsi elektron yang diinjeksikan yang berakhir pada produk yang diinginkan. Pada kerapatan arus 50 miliampere per sentimeter persegi (mA / cm2), efisiensi faradaic diukur pada 72%.

Sementara kepadatan dan efisiensi saat ini membuat rekor baru untuk jenis sistem ini, masih ada jarak yang harus ditempuh sebelum dapat diterapkan pada skala komersial.


Bahan bakar dari udara tipis: Jalur baru untuk menangkap dan meningkatkan CO2


Informasi lebih lanjut:
Geonhui Lee dkk. Peningkatan elektrokimia CO2 dari larutan penangkap amina, Energi Alam (2020). DOI: 10.1038 / s41560-020-00735-z

Disediakan oleh University of Toronto

Kutipan: Bagaimana listrik bersih dapat meningkatkan nilai karbon yang ditangkap (2020, 8 Desember) diambil 8 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-electricity-captured-carbon.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel