Naukowcy opracowują nowy typ membrany, której zadaniem jest jednoczesne odsalanie wody morskiej i wychwytywanie dwutlenku węgla z oceanu. Zespół kierowany przez adiunkta Katherine Hornbostel ze Swanson School of Engineering na Uniwersytecie w Pittsburghu otrzymał grant w wysokości 1,4 miliona dolarów od Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA) oraz Biura Badań Marynarki Wojennej (ONR) na opracowanie tego innowacyjnego membrana.
Naukowcy badają zastosowanie wyspecjalizowanych grup chemicznych naniesionych na membrany odsalające, które mogą skutecznie uwalniać gazowy dwutlenek węgla, umożliwiając jego wychwytywanie, składowanie lub ponowne wykorzystanie. Zespół, w skład którego wchodzą członkowie z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine i Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), ma na celu wykazanie wykonalności tego podejścia.
„Usuwanie dwutlenku węgla z oceanu jest wyzwaniem, ale wykorzystanie podobnych istniejących technologii do odsalania wody morskiej może sprawić, że będzie to bardziej opłacalne” – mówi Hornbostel. „Szukamy alternatywnego rozwiązania, które będzie zarówno energooszczędne, jak i opłacalne”.
Typowe metody bezpośredniego wychwytywania oceanów opierają się na ogniwach elektrochemicznych. Chociaż metody te są skuteczne w usuwaniu dwutlenku węgla, są energochłonne i drogie. Hornbostel i jej zespół chcą wykazać, że powlekając membrany odsalające specjalnymi grupami chemicznymi, dwutlenek węgla można skutecznie uwolnić, wychwycić, przechowywać lub ponownie wykorzystać, podobnie jak w procesie otwierania napoju gazowanego.
W porównaniu z bardziej tradycyjnymi metodami, które obejmują elektrochemiczne rozdzielanie napływającej wody morskiej na strumienie zasadowe i kwaśne, podejście zespołu wymaga znacznie mniej energii elektrycznej do usuwania dwutlenku węgla.
Zespół musi jednak najpierw określić, która membrana jest najbardziej odpowiednia do procesu barbotowania. Będą badać membrany odwróconej osmozy (RO) i nanofiltracji (NF). Membrany nanofiltracyjne mają niższe zapotrzebowanie na energię, ale mniejsze szybkości usuwania dwutlenku węgla, podczas gdy membrany RO mają wyższe szybkości usuwania dwutlenku węgla, ale wyższe wymagania energetyczne.
„Planujemy przeprowadzić ocenę techniczno-ekonomiczną, która pozwoli nam porównać te dwie opcje i określić, która z nich jest bardziej skalowalna poza środowiskiem laboratoryjnym i w rzeczywistych zakładach odsalania wody morskiej” – mówi Hornbostel.
Tym dwuletnim projektem, łączącym odsalanie wody morskiej z nową membraną do usuwania dwutlenku węgla z oceanów, współkierują także profesor Matthew Green z Arizona State University, profesor Jenny Yang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, dr Abhishek Roy z NREL oraz dr Mou Paul z Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej.
Celem tych innowacyjnych badań jest opracowanie wydajnej technologii, która uwzględnia zarówno odsalanie wody morskiej, jak i wychwytywanie dwutlenku węgla, oferując wykonalne rozwiązanie usuwania soli i węgla z oceanu.
