Ett nytt sätt att lagra koldioxid som fångats upp från atmosfären, utvecklat av forskare vid University of Texas i Austin, fungerar mycket snabbare än nuvarande metoder utan de skadliga kemiska acceleratorer som de kräver.
I ny forskning som publiceras i ACS Sustainable Chemistry & Engineering har teamet utvecklat en teknik för ultrasnabb bildning av koldioxidhydrater. Dessa unika isliknande material kan begrava koldioxid i havet och hindra den från att släppas ut i atmosfären.
”Vi står inför en enorm utmaning – att hitta ett sätt att på ett säkert sätt avlägsna gigaton kol från vår atmosfär – och hydrater erbjuder en universell lösning för koldioxidlagring. För att de ska kunna bli en stor del av koldioxidlagringskakan behöver vi tekniken för att odla dem snabbt och i stor skala”, säger Vaibhav Bahadur, professor vid Walker Department of Mechanical Engineering, som ledde forskningen. ”Vi har visat att vi snabbt kan odla hydrater utan att använda några kemikalier som uppväger miljöfördelarna med koldioxidlagring.”
Koldioxid är den vanligaste växthusgasen och en viktig drivkraft bakom klimatförändringarna. Koldioxidavskiljning och -lagring innebär att kol tas ut ur atmosfären och lagras permanent. Det ses som en kritisk aspekt av att minska koldioxidutsläppen på vår planet.
Idag är den vanligaste metoden för koldioxidlagring att injicera koldioxid i underjordiska reservoarer. Denna teknik har den dubbla fördelen att den både binder kol och ökar oljeproduktionen.
Denna teknik står dock inför betydande problem, bland annat läckage och migration av koldioxid, förorening av grundvattnet och seismiska risker i samband med injektion. I många delar av världen saknas dessutom lämpliga geologiska förutsättningar för injektion i reservoarer.
Hydrater utgör en ”plan B” för koldioxidlagring i gigaskala, säger Bahadur, men de kan bli en ”plan A” om några av de största problemen kan lösas. Hittills har processen för att bilda dessa kolbindande hydrater varit långsam och energikrävande, vilket har hindrat den från att bli ett storskaligt sätt att lagra koldioxid.
I den nya studien har forskarna lyckats sexfaldiga hastigheten för hydratbildning jämfört med tidigare metoder. Hastigheten i kombination med den kemikaliefria processen gör det lättare att använda dessa hydrater för storskalig koldioxidlagring.
Magnesium utgör den ”hemliga såsen” i denna forskning och fungerar som en katalysator som eliminerar behovet av kemiska promotorer. Detta underlättas av bubblandeCO2 med hög flödeshastighet i en specifik reaktorkonfiguration. Den här tekniken fungerar bra med havsvatten, vilket gör den lättare att implementera eftersom den inte är beroende av komplexa avsaltningsprocesser för att skapa färskvatten.
”Hydrater är attraktiva alternativ för koldioxidlagring eftersom havsbottnen erbjuder stabila termodynamiska förhållanden, vilket skyddar dem från att brytas ned.” säger Bahadur. ”Vi gör i princip koldioxidlagring tillgänglig för alla länder på planeten som har en kustlinje; detta gör lagring mer tillgänglig och genomförbar på global nivå och för oss närmare en hållbar framtid.”
Konsekvenserna av detta genombrott sträcker sig bortom koldioxidlagring. Ultrasnabb bildning av hydrater har potentiella tillämpningar inom avsaltning, gasseparation och gaslagring, vilket ger en mångsidig lösning för olika branscher.
Forskarna och UT har ansökt om ett par patent relaterade till tekniken, och teamet överväger en startup för att kommersialisera den.
För mer information: Awan Bhati et al, Ultrafast Formation of Carbon Dioxide Hydrate Foam for Carbon Sequestration, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2024). DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c03809
