瑞士有害排放观察


研究人员说,新材料提高了从湿烟气中捕获碳的能力。


工厂和发电厂的烟气含有大量的二氧化碳。

阿什利 · 库珀/盖蒂图片社

作者: 尼克 · 卡尼

瑞士化学工程师可能已经迈出了重要的一步,找到了去除有害二氧化碳的最佳方法烟气被工厂和发电厂驱逐。

写入在杂志上自然,他们描述了使用算法和制药行业常见的方法来计算哪些材料最有可能适合这项工作。

人们对金属有机框架的性能和潜力非常感兴趣 (MOFs),它是多孔的和灵活的,并显示出捕获和储存碳的能力。

然而,瑞士团队表示,大多数 MOFs 需要先干燥 “湿” 烟气,这在技术上是可行的,但非常昂贵,因此没有商业吸引力。

他们补充说,问题是擅长捕获二氧化碳的材料在捕获水方面甚至更好,这使得它们几乎没有用处。二氧化碳和水争夺相同的吸附位点 -- 材料结构中捕获目标分子的区域。

现在,来自洛桑联邦理工学院的贝伦德 · 斯密特和他的同事们设计了一种新材料,他们说这种新材料可以防止这种竞争,不受水的影响, 并且可以比现有材料更有效地从湿烟气中去除二氧化碳。

在斯密特所说的 “计算材料设计的突破” 中,他们通过使用一种药物发现的常见方法缩小了这个领域。

他说,当制药公司寻找新的候选药物时,他们首先测试数百万个分子,看看哪些分子会与与该疾病相关的目标蛋白结合。

然后对那些做的东西进行比较,以确定它们共有什么结构特性。建立了一个共同的基序,它构成了设计和合成实际药物分子的基础。

使用这种方法, EPFL 科学家用计算机生成了 325,000 种 MOF 材料,它们的共同主题是结合二氧化碳的能力,然后寻找它们共同的结构主题 -- 一种与二氧化碳结合良好而不是与水结合的能力。

然后,通过增加选择性和效率的参数,这个子类被进一步缩小, 直到他们的 MOF 生成算法确定了 35 种材料,他们说这些材料显示出比市售材料更好的湿烟气 CO2 捕获能力。

“这项工作的突出之处在于我们还能够合成这些材料,” 斯密特说。

“这使我们能够与我们的同事合作,证明 MOFs 实际上吸附了二氧化碳而不是水,实际上测试了它们的碳捕获,并将它们与现有的商业材料进行比较。”

这部分研究是与美国加州大学伯克利分校、加拿大渥太华大学、英国赫瑞瓦特大学合作进行的, 和西班牙的格拉纳达大学。

“在伯克利进行的实验表明,我们所有的预测都是正确的,” 斯密特说。“赫瑞瓦特的小组表明,我们设计的材料比商业材料更能从潮湿的烟道气体中捕获二氧化碳。”

  1. https://wwwbetway必威官方.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/flue-gas
  2. https://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1798-7
  3. https://www.csiro.au/en/Do-business/Collaborative-research/Active-opportunities/MOFs
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