Kuyu başında sera gazını ayırmak için gilsonit bazlı filtreyi geliştirir

Araştırmacılar, kuyu başında sera gazını ayırmak için asfalt bazlı filtre geliştirdi

(Nanowerk News) Rice Üniversitesi bilim adamları, asfalt bazlı sorbentlerini gaz kuyularından karbondioksiti yakalamada daha iyi hale getirmenin bir yolunu buldular: Sadece su ekleyin.

Kimyager James Tour'un Rice laboratuvarı, ucuz Gilsonite asfalt tanelerinin suyla işlenmesinin, malzemenin sera gazında ağırlığının iki katından fazlasını adsorbe etmesine izin verdiğini keşfetti. İşlenmiş asfalt, 200'e 1'den fazla bir oranda değerli metan yerine karbondioksiti seçer.

Malzeme, ortam sıcaklıklarında ve tipik olarak kuyu başlarında bulunan basınçların altında iyi performans gösterir. Basınç düştüğünde, malzeme karbondioksiti serbest bırakır ve bu daha sonra depolanabilir, diğer endüstriyel kullanımlar için satılabilir veya kuyu içi pompalanabilir.

Rice Üniversitesi araştırmacılarına göre, asfalttan türetilmiş gözenekli karbona su eklemek, karbondioksiti doğal gaz kuyularında tutma kabiliyetini geliştiriyor. Resimdeki gözenekli parçacıklar su ile birleştirilir ve ardından gözeneklerdeki fazla suyu çıkarmak için ısıtılır. Kalan su gözenek yapılarına bağlanır. 20 atmosferin üzerindeki basınçlar altında, filtre malzemesi karbondioksiti tutar ve metan moleküllerinin geçmesine izin verir. (Resim: Almaz Jalilov / Rice Üniversitesi)

Kuyu başındaki doğal gaz tipik olarak yüzde 3 ila 7 arasında karbondioksit içerir, ancak bazı yerlerde yüzde 70'e kadar içerebilir. Petrol ve gaz üreticileri, karbondioksiti ayırmak için geleneksel olarak iki stratejiden birini kullanırlar: fiziksel olarak membranların veya zeolitler veya gözenekli karbonlar gibi katı sorbentlerin kullanılması yoluyla veya bir amonyak türevi olan sıvı amin ile kimyasal olarak filtreleme yoluyla.

Ancak bu iki yöntemin de sakıncaları vardır. Fiziksel filtreler, boyut olarak neredeyse aynı olan (3,3 ila 3,8 angstrom) ve polarize edilebilirlik (bağlanma özellikleri açısından önemlidir) karbondioksit ve metan molekülleri arasında ayrım yapmakta zorlanırlar. Kimyasal yaklaşımlar daha iyi seçiciliğe sahiptir, ancak daha pahalı ve aşındırıcıdır ve büyük miktarda enerji ve büyük ekipman gerektirirler. Tour, yüksek seçiciliklerine rağmen, aminlerin karbondioksit içinde ağırlıkça yalnızca yüzde 13 yakaladığını ve filtrasyon sistemini geri dönüştürmek için aşırı ısıtılmış buhara ihtiyaç duyduğunu, Rice ekibinin sisteminin ağırlıkça yüzde 200'den fazlasını yakaladığını ve hiçbir termal kaynağa gerek olmadığını söyledi.

Yeni Rice malzemesi, aminlerin seçiciliğine, çok daha yüksek karbondioksit alımına ve hiçbir termal gereksinime sahip olduğunu söyledi. Gözenekli yüzeylerin su ile kaplanması, malzemenin güçlü fiziksel adsorpsiyonunu korurken zayıf kimyasal absorpsiyon ve yüksek seçicilik sağlar.

Tour, "Bu, küçük boyutundan dolayı uygulanması kolay olan ve gaz kuyusundaki doğal basınçla çalıştığı için ısıtmaya gerek kalmayan bir basınç salınımlı adsorpsiyon sistemi olarak biliniyor" dedi.

Araştırmacılara göre, Gilsonite'deki su, gözenek mikro yapılarında karbondioksitin metan üzerindeki bağlanma seçiciliğini büyük ölçüde artıran bir hidrat oluşturuyor. Tanelerin 23 angstromdaki mikro gözenekleri, hedef moleküllerden çok daha büyükken, su ilavesi gözenekleri sıkılaştırır ve moleküllerin içinden geçmesi gereken gözenek hacmini azaltır. Tour, hazırlanan Gilsonite'in gram başına 4.200 metrekarelik bir yüzey alanına sahip olduğunu, bu nedenle su ilave edildiğinde karbondioksiti yakalamak için hala bol miktarda alan bıraktığını söyledi.

Donma ile 50 Santigrat derece arasındaki çeşitli basınç ve sıcaklıklarda çoklu test döngülerinde, malzemenin bozulmasının ihmal edilebilir düzeyde olduğu bildirildi. Araştırmacılar, su içeriğinin yaklaşık yüzde 1'inin döngü sırasında kaybolduğunu buldular, ancak doğal gazdaki su içeriğinin muhtemelen bunun yerini alacağını belirlediler.