Сорбенты, улавливающие CO₂, сделают электростанции чище

Ученые Национальной энергетической технологической лаборатории (NETL) Министерства энергетики США разрабатывают материалы и процессы для отделения и улавливания CO₂, образующегося при сжигании угля на электростанциях, с целью его последующего постоянного захоронения. Идеальный процесс должен быть быстрым, эффективным, не создавать новых отходов и давать CO₂ в виде сжатого газа, пригодного для транспортировки по трубопроводу.

Исследователи NETL работают над химическими сорбентами, поглощающими углекислый газ. Некоторые из них вступают в реакцию с CO₂ с образованием твердых материалов, которые легко отделить от газовой смеси. Затем твердый продукт разлагают, высвобождая чистый CO₂ и регенерируя исходный сорбент для повторного использования. Перспективные сорбенты должны обладать высокой ёмкостью, быстро реагировать при температурах, близких к рабочим на электростанции, и эффективно регенерироваться.

Для поиска оптимальных материалов среди миллионов возможных кандидатов ученые используют компьютерное моделирование и эксперименты. С помощью моделирования был исследован ряд силикатов лития с разным соотношением Li₂O/SiO₂. Оказалось, что добавление SiO₂ делает улавливание CO₂ более эффективным при рабочих температурах электростанций. Также был разработан сорбент на основе гидроксида магния (Mg(OH)₂) для улавливания CO₂ из потоков газа на заводах газификации угля. Процесс работает при 150–250 °C и давлении 380 psi, образуя карбонат магния, который затем разлагается выше 350 °C с регенерацией сорбента. Анализ показал, что использование этого процесса на теоретической электростанции IGCC снижает энергию на сжатие CO₂ на 62% и повышает общий КПД станции на 1% по сравнению с методом Selexol. На новый процесс выдан патент США № 8,470,276.