Posted in | Nanomaterials

Georgia Tech Recebe Fundo de Desenvolvimento de fibra oca de Membranas Utilizando Materiais Nanoporosos

Published on August 16, 2010 at 6:32 AM

Pesquisadores do Georgia Institute of Technology estão usando financiamento da Advanced Research Projects Agency - Energia - também conhecido como ARPA-E - perseguir duas diferentes, mas relacionadas, as abordagens para a remoção de dióxido de carbono dos gases de combustão de plantas de queima de carvão.

Usinas produzem cerca de um terço de todo o dióxido de carbono emitido nos Estados Unidos a cada ano. Os pesquisadores vão tentar usar a única alta densidade propriedades de fibras ocas para desenvolver técnicas de baixo custo para a remoção de grandes volumes de gases do efeito estufa a partir das emissões.

Em um projeto, adjudicados por ajuste directo para a Geórgia Tech, pesquisadores estão desenvolvendo membranas de fibra oca de compostos que usará nanoporous materiais metal-orgânicos quadro para separar o dióxido de carbono dos gases de combustão. Em outro projeto, pesquisadores da Georgia Tech estão ajudando seus colegas no Oak Ridge National Laboratory, no desenvolvimento de fibra oca absorventes que absorvem dióxido de carbono como uma esponja - e depois liberá-lo quando aquecido.

Ambos irão aproveitar a alta superfície-volume propriedades de fibras ocas girou a partir de polímeros. Para o projeto de membrana, pesquisadores prevêem fornecimento de um milhão de metros quadrados de área de membrana dentro de um edifício de tamanho médio usando o formato compacto permitida pelas fibras.

"O desafio com isso é ter uma tecnologia que não só fisicamente, funciona, mas que pode ser construído em larga escala e operado barata", disse David Sholl, que lidera o projeto de membrana como um professor no Georgia Tech Escola de Química e Engenharia Biomolecular. "Se formos bem sucedidos, esta tecnologia poderia ter um impacto muito significativo na tentativa de reduzir as emissões de carbono provenientes da combustão de carvão."

Capturar as emissões de dióxido de carbono em usinas de energia faz sentido porque as emissões estão concentradas ali, Sholl diz. Mas a tecnologia atual, que envolve borbulhando gases de chaminé através de uma solução aquosa e, em seguida, remover o dióxido de carbono, iria consumir pelo menos um terço da energia produzida por cada usina.

Membranas poderia, teoricamente, separar o dióxido de carbono de outros gases com menos entrada de energia. Mas nenhum material de membrana existente pode fazer o trabalho enquanto está a ser robusto o suficiente para operar no ambiente de gases de combustão hostil - e barato o suficiente para as grandes áreas necessárias.

"O volume é verdadeiramente incrível de qualquer maneira você olhar para ele - o quanto de carvão é queimado ou quanto gás é produzido por segundo", disse Sholl, que é um estudioso Georgia Research Alliance eminente na sustentabilidade energética. "Com uma membrana muito bom, precisaríamos de algo como um milhão de metros quadrados de área por planta de energia. Esse montante parece impossível, mas é algo que já está sendo feito em instalações de dessalinização de água."

Fibras ocas com a espessura de um fio de cabelo são a chave para proporcionar uma superfície de membrana, disse William Koros, que está trabalhando em dois projetos como professor na Escola de Química e Engenharia Biomolecular.

"Dependendo dos detalhes do projeto, a área de contato que pode ser empacotado em um metro cúbico de membrana ou volume de adsorvente podem ser centenas ou milhares de vezes maior do que poderia ser alcançado através de abordagens competitivo", disse Koros, que é uma Investigação da Geórgia Aliança eminente estudioso da ciência e da tecnologia de membrana. "Isso nos permitirá encaixar os materiais nova captura de carbono em usinas já apertado."

Sholl e seus colegas estão usando técnicas computacionais para a tela os cerca de 5.000 compostos que poderiam ser usadas nos materiais metal-orgânicos quadro, que são sub-micron escala cristais que serão adicionados às fibras para separar o dióxido de carbono de outros gases. Usando as técnicas computacionais, eles esperam reduzir o número de materiais candidatos para as poucas as 50 que seriam sintetizados e testados.

"Estamos a tentar ligar a triagem computacional e previsão para um material que pode realmente ser usado em uma membrana", disse Carson Meredith, que também é professor na Escola de Química e Engenharia Biomolecular. "Vamos estudar estes compostos de uma forma rápida, medindo apenas as propriedades-chave de interesse."

Essas propriedades incluem permeabilidade - a capacidade de permitir que o dióxido de carbono por meio - e seletividade, o que lhe permitirá excluir outros gases. Que a triagem deve cortar o número de candidatos a um punhado que na verdade seria usado para fazer membranas para testes mais detalhados, Sholl disse.

No final do período de concessão de dois anos, os pesquisadores esperam ter produzido e testado membranas de fibra oca em escala de laboratório. Eles, então, uma parceria com um fabricante para produzir feixes de fibras para um teste em escala piloto.

Gases de combustão de energia vegetais contêm óxido de azoto e óxidos de enxofre, bem como a umidade, que podem se combinar para causar corrosão. Umidade sozinho também pode causar problemas para alguns membranas. Além disso, gases de combustão contêm vestígios de compostos como o cloro e mercúrio que poderia também prejudicar as membranas.

"Nós não vamos realmente saber o que os contaminantes vai fazer até que nós colocamos a membrana para o fluxo de gases de combustão", disse Sholl. "Uma questão fundamental será a de mostrar que estes materiais vão trabalhar hoje e amanhã, e por um longo tempo depois. A robustez dos materiais em um ambiente real é algo que temos que entender."

Um sistema de captura de carbono com base em membranas de fibra oca poderia remover tanto quanto 90 por cento das emissões de dióxido de carbono da planta. Mas isso viria a um custo: mesmo nos cálculos melhor caso, a remoção exigiria pelo menos 10 por cento da energia da usina.

"A realidade é que todos os países ao redor do mundo vão queimar carvão para o futuro previsível", acrescentou Sholl. "Nós realmente não tem escolha, porque não temos outras boas fontes de carga de linha de base no nível que começa a partir de carvão. Qualquer tecnologia para captura de carbono economicamente a partir destas instalações poderia ter um grande impacto."

Fonte: http://www.gatech.edu/

Last Update: 25. October 2011 17:13

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit