O nouă soluție senzațională de reducere a emisiilor de CO2 din atmosferă

Să elimini din atmosferă emisiile de CO2, responsabile pentru efectul de seră, seamănă cu goana după ”sfântul Graal”. Iar să susții că, în paralel, poți folosi acest CO2 pentru a schimba în bine lumea, seamănă deja a nebunie. Este, însă, promisiunea unei tehnologii realmente revoluționare.

emisii-co2-nanofibre-carbon-decarbonizare-ecoprofit-0

PE SCURT

O echipă de la Universitatea George Washington (SUA) a dezvoltat un proces low-cost, cu un mare randament și care promite fezabilitate economică pentru conversia electrolitică a emisiilor de CO2 din atmosferă în nanofibre de carbon, folosind în proces electrozi ieftini din nichel și metal.

Fibra de carbon este obținută uzual prin procese mari consumatoare de energie, care presupun încălzirea carbonului până când devine gaz, iar apoi răcirea sa bruscă. Din această cauză, cererea pentru fibra de carbon este destul de scăzută, iar costurile acestui material foarte mari. Mai ales că materia primă provine tot din domeniul combustibililor fosili.

Dacă, însă, tehnologia americanilor se va dovedi fezabilă, așa cum susțin aceștia, vom asista la evoluția foarte rapidă a unei noi piețe, de materiale compozite mult mai ușoare, dar și mult mai rezistente și durabile decât metalele. Iar, în paralel, se va putea reduce și concentrația de CO2 din atmosferă, ceea ce se speră că va mai scădea influența efectului planetar de seră.

Mai multe detalii, în continuare

Una dintre marile provocări ale nivelului de poluare la care a ajuns omenirea, în principal din cauza arderii combustibililor fosili, se referă la creșterea temperaturii globale. Practic, emisiile antropogenice de CO2 contribuie accelerat la intensificarea efectului de seră, așa încât, pe lângă soluții de a reduce poluarea, oamenii de știință caută soluții și pentru a extrage dioxidul de carbon din atmosferă.

emisii co2 nanofibre carbon decarbonizare - ecoprofit 1
Probabil cea mai importantă soluție pe care o caută cercetătorii: scăderea concentrației de CO2 din atmosferă

Pe scurt, cercetătorii caută ”sfântul Graal”: decarbonizarea. Propuneri și idei în acest sens există deja (vezi capturarea de CO2), dar punerea lor în aplicare se împiedică de obținerea unor rezultate viabile și, bineînțeles, de factorul financiar.

Aici intervine ideea echipei de cercetători americani de la George Washington University, condusă de profesorul Stuart Licht. Practic, aceștia susțin că au găsit o modalitate eficientă de transformare a dioxidului de carbon din atmosferă într-un material care ar putea sta la baza unei afaceri de trilioane de dolari: nanofibra de carbon.

Cu alte cuvinte, se împușcă doi iepuri dintr-o lovitură: decarbonizarea atmosferei și obținerea unei materii prime care poate deveni baza pentru o nouă eră industrială și economică a omenirii. Sună destul de apropiat de conceptul de ”sfântul Graal”, nu-i așa?

Cum se obține fibra de carbon acum

Momentan, fibra de carbon presupune costuri mari de producție și procese ineficiente energetic. Carbonul necesar este obținut în principal din petrol și gaze naturale (din produse precum smoala, poliacrilonitrili, materiale carbonice solide, acetonă sau hidrocarburi gazoase). Mai nou, se utilizează și materii prime regenerabile, precum lignina și celuloza.

emisii co2 nanofibre carbon decarbonizare - ecoprofit 2
Fibra de carbon este invidiată pentru calitățile ei superioare, dar este încă foarte scumpă

Procesul de producție presupune încălzirea carbonului concentrat până la temperaturi de circa 750-800 grade Celsius, valori la care carbonul se transformă în vapori. Acești vapori sunt captați prin proceduri complexe, după care urmează un proces de răcire rapidă, pentru transformarea vaporilor de carbon în fibre de carbon.

Ca idee, vorbim de procese de până la 100 de ori mai ineficiente decât cele pentru obținerea aluminiului! Ceea ce implică, evident, și costuri extrem de ridicate pentru produsul finit. Adică o barieră financiară insurmontabilă, care limitează utilizarea fibrei de carbon, deși aplicațiile pentru acest material, mult mai rezistent decât metalul, ar fi extrem de numeroase.

Care este noul principiu al producerii nanofibrelor de carbon

Cercetătorii americani susțin că au găsit o modalitate extrem de ieftină și de eficientă pentru a transforma dioxidul de carbon din atmosferă în nanofibre de carbon. Mai în glumă, mai în serios, profesorul Licht consideră emisiile de CO2 din atmosferă drept ”diamantele din cer” – în primul rând, diamantele chiar sunt realizate din carbon, iar, în al doilea rând, nanofibrele de carbon rezultate au potențialul unui business extrem de profitabil în viitor.

emisii co2 nanofibre carbon decarbonizare - ecoprofit 3
Nanofibrele de carbon încep să se formeze la o temperatură de 750 grade Celsius și o tensiune electrică de 1V. Prin comparație, obținerea industrială a aluminiului presupune temperaturi de 1.000 grade Celsius și o tensiune electrică de 3-5 V

Principial, în testele de laborator echipa de cercetători utilizează electroliza pentru producerea nanofibrelor. Într-o baie electrolitică din carbonați topiți la temperaturi de circa 750 grade Celsius este introdus aer atmosferic, prin intermediul unei celule electrolitice. Dioxidul de carbon din aer se dizolvă datorită căldurii, dar și a curentului electric produs de electrozi din nichel și fier. Iar, grație procesului electrolitic, pe electrodul de fier se formează nanofibrele de carbon, care pot fi ulterior adunate.

Pentru a asigura temperaturile ridicate, dar și curentul electric necesar, este utilizat un sistem de concentratoare solare. Conform estimărilor cercetătorilor, costul acestui proces se ridică la 1.000 USD/tona de nanofibre obținute, ceea ce este de sute de ori mai ieftin decât în cazul tehnologiei actuale de obținere a fibrelor de carbon.

Ce avantaje aduce noul proces

Conform profesorului Licht, în teorie, dacă sistemul din laborator ar fi dimensionat până la circa 10% din surafața deșertului Sahara, în 10 ani s-ar putea coborî nivelul emisiilor de CO2 până la valorile dinaintea erei industriale. Adică, în teorie, prin acest proces electrochimic termo-solar am fi capabili să ”ștergem” poluarea din ultimii aproape 200 de ani în doar 10 ani!

emisii co2 nanofibre carbon decarbonizare - ecoprofit 4
Mașinile viitorului ar putea fi realizate aproape integral din fibră de carbon obținută din CO2-ul atmosferic!

Este o ipoteză mult prea SF, deocamdată, însă ceea ce azi are rol de proces experimental ar putea deveni foarte repede tehnologie fezabilă, pentru a produce extrem de eficient și foarte ieftin fibra de carbon. Care, față de metale, prezintă avantaje uriașe: este mai ușoară, este mai rezistentă și nu prezintă dezavantajele apariției ruginei (deci nu are nevoie de procese de prelucrare suplimentare).

În principiu, fibra de carbon obținută din CO2-ul atmosferic prin procesul simplist prezentat de cercetătorii americani poate deveni materia primă de bază pentru aproape toate sectoarele industriale ale lumii civilizate. Se estimează că emisiile de CO2 antropogenic din atmosferă (adică acelea produse prin arderea combustibililor fosili) ar fi de circa 3 trilioane de tone. Deci suficient pentru a asigura o cantitate uriașă de fibră de carbon.

emisii co2 nanofibre carbon decarbonizare - ecoprofit 5
Orașe plutitoare realizate din fibră de caron? Parcă nu mai pare SF această idee acum…

În industria auto va duce la realizarea de caroserii mai ușoare și mai rigide, în industria aeronautică va însemna realizarea unor avioane mai ușoare, dar și mai mari, ba chiar și navele maritime ori trenurile ar putea beneficia din plin de pe urma fibrei de carbon. Și industria construcțiilor ar putea cunoaște progrese importante, din moment ce fibra de carbon ar putea înlocui nu doar fierul, ba chiar și celelalte materiale de construcții. În paranteză fie spus, aceeași echipă de cercetători a mai prezentat nu de mult niște experimente de producere a fertilizatorilor sau cimentului fără emisii de CO2.

Mai mult decât atât, fibra de carbon ar putea înlocui total hidrocarburile în procesele de realizare a diverselor mase plastice – actualmente, circa 40% din produsele industriei petroliere și a gazelor naturale sunt folosite pentru producerea diverselor componente din plastic. Iar potențialul noii tehnologii de producere a fibrei de carbon este mult mai mare chiar decât încearcă să estimeze mulți analiști.

Dacă această idee, revoluționară în sine, are sau nu șanse să devină cu adevărat fezabilă, depinde foarte mult de interesul pe care autoritățile, dar și companiile îl vor arăta. Este mai mult decât atractiv faptul că această tehnologie viitoare poate reduce concentrația emisiilor de gaze cu efect de seră, iar, în paralel, poate pune bazele unei industrii care ar putea schimba cu totul societatea actuală. Cum cercetătorii americani ne promit că avansează foarte rapid cu experimentele, s-ar putea ca, în doar câțiva ani, să asistăm, cu adevărat, la intrarea omenirii într-o nouă eră.

  • chinesegarden

    Wow, curent de un volt? Apoi curent de 3-5 volti? Grozav, Marculescule! Un manual de fizica n-ai gasit?

    • În cuvintele profesorului care conduce echipa de cercetători: “Carbon nanofiber growth can occur at less than 1 volt at 750 degrees C, which for example is much less than the 3-5 volts used in the 1,000 degree C industrial formation of aluminum”. Multumit, domnule user flegmatic?

      • LEL

        Totusi unitatea de masura pentru curent este amperul.

        • politia

          Si unitatea de masura pentru tensiunea electrica este voltul. Stai jos, ai patru