NCSU의 새로운 면직물 기반 필터는 CO2 제거제로서의 가능성을 보여줍니다.

노스캐롤라이나 주립대학교 연구진은 면직물과 탄산탈수효소(탄산탈수효소)라는 효소를 결합한 새로운 직물 기반 필터를 사용하여 공기와 가스 혼합물에서 유망한 속도로 이산화탄소를 걸러낼 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 화학 반응 속도를 높이는 자연의 도구 중 하나입니다.

그만큼 결과 초기 실험실 테스트를 통해 바이오매스, 석탄 또는 천연가스 발전소에서 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 새로운 탄소 포집 기술 개발이 한 단계 더 발전했음을 나타냅니다. 그리고 필터의 크기를 상당히 확장해야 하지만 연구원들은 그들의 설계가 다른 제안된 솔루션에 비해 그 단계를 더 쉽게 만들 것이라고 생각합니다.

연구의 주요 저자는 “이 기술을 통해 우리는 이산화탄소 배출을 원천적으로 중단하고 싶고 현재 발전소는 이산화탄소 배출의 주요 원인”이라고 말했습니다. 센 지아롱, NC State의 박사후 연구원. “비슷한 대상 연구에 비해 우리 방법의 주요 장점은 전통적인 섬유 제조 시설을 사용하여 우리 방법을 쉽게 확장할 수 있다는 것입니다.”

제안된 섬유 기반 화학 필터에 대한 연구팀 설계의 핵심은 자연 발생 효소인 탄산 탈수효소입니다. 이 효소는 이산화탄소와 물이 베이킹 소다의 화합물인 중탄산염으로 전환되는 반응을 가속화할 수 있습니다. 효소는 인체에서 중요한 역할을 합니다. 이산화탄소를 운반하여 숨을 내쉴 수 있도록 도와줍니다.

Shen은 “우리는 수용액에서 이산화탄소 흡수 속도를 높이기 위해 이 놀라운 효소를 공정에서 빌려왔습니다.”라고 말했습니다.

필터를 만들기 위해 연구자들은 접착제처럼 작용하는 키토산이라는 물질이 포함된 용액에 직물을 담가서 2층 면 직물에 효소를 부착시켰습니다. 키토산은 효소를 물리적으로 가두어 직물에 달라붙게 합니다.

그런 다음 연구원들은 발전소에서 배출되는 수준을 시뮬레이션하여 필터가 이산화탄소와 질소의 공기 혼합물에서 이산화탄소를 얼마나 잘 분리하는지 확인하기 위해 일련의 실험을 실행했습니다. 그들은 천을 나선형으로 감아서 튜브에 밀어 넣을 수 있었습니다. 그들은 수성 용액과 함께 가스를 튜브를 통해 밀어 넣었습니다. 이산화탄소는 용액 속의 물 및 효소와 반응하면서 중탄산염으로 변해 필터와 튜브 아래로 떨어졌습니다. 그런 다음 중탄산염 용액을 포착하여 다른 곳으로 보냈습니다.

분당 4리터의 속도로 필터를 통해 공기를 밀어넣을 때 1단 필터로 52.3%, 2단 필터로 81.7%의 이산화탄소를 배출할 수 있었습니다. 연구 결과는 유망하지만 상업용 발전소에서 사용되는 더 빠른 공기 흐름 속도에 대해 필터를 테스트해야 합니다. 비교를 위해, 본격적인 작업을 수행하려면 분당 1,000만 리터 이상의 연도 가스를 처리해야 합니다. 연구원들은 더 큰 규모로 테스트하고 그들의 기술을 연구 중인 다른 유사한 기술과 비교하기 위해 협력자들과 협력하고 있습니다.

연구 공동 저자는 “아직 진행 중인 이야기지만 정말 흥미로운 초기 결과를 얻었습니다.”라고 말했습니다. 소냐 연어, NC State의 섬유 공학, 화학 및 과학 부교수. “우리는 매우 중요한 진전을 이루었습니다.”

필터의 탄소 포집률을 테스트하는 것 외에도 5번의 세척, 건조 및 보관 과정을 거친 후 필터가 얼마나 잘 작동하는지 테스트했습니다. 그들은 높은 수준의 성능을 유지할 수 있다는 것을 발견했습니다.

“효소는 매우 오랫동안 낮은 온도에서 유지될 수 있으며 내구성이 있을 것입니다.”라고 Shen은 말했습니다. "이 직물은 물리적 지지와 구조를 제공하는 동시에 이산화탄소와 반응할 수 있는 넓은 표면적을 제공합니다."

이산화탄소를 포집하는 것은 공정의 한 부분일 뿐입니다. 또한 그들은 필터에서 나온 액체를 재활용하는 방법과 중탄산염을 다시 이산화탄소로 전환하여 저장하고 보관할 수 있는 공정에 대한 문제를 연구하고 있습니다. 다른 상업적 목적으로 폐기되거나 사용됩니다.

Salmon은 “우리는 필터와 함께 사용하는 수용액을 재생하여 계속해서 사용할 수 있기를 원합니다.”라고 말했습니다. "용매의 재생 에너지를 가능한 한 낮게 만들기 위해서는 공정의 해당 측면에서 더 많은 작업이 필요합니다."

연구원들은 기존의 상용화된 탄소 포집 기술보다 더 적은 에너지를 필요로 하는 새로운 탄소 포집 기술이 필요하다고 말합니다. 이 기술 중 일부는 이산화탄소를 여과하여 대기 중으로 다시 방출하는 데만 사용됩니다. 그들은 탄소 포집 시스템이 비용을 절감하여 채택을 촉진하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

“이산화탄소를 포집하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.”라고 Shen은 말했습니다. “상업 환경의 현재 표준은 매우 빠르고 강력하며 이산화탄소를 잘 결합시켜 이산화탄소를 쉽게 제거할 수 없는 반응을 사용합니다. 매우 높은 온도를 사용해야 하는데 이는 많은 에너지 소비를 의미합니다. 그러면 프로세스 비용이 더 높아집니다.”

연구 "CO에 대한 키토산 포집을 사용하여 섬유 구조 포장에 고정된 탄산 탈수효소"₂ 캡처”는 온라인으로 출판됨 ACS 지속 가능한 화학 및 엔지니어링. 공동 저자로는 박사 학위를 취득한 Yue Yuan이 있습니다. 연어 팀에서. 이 연구는 NC State와 BETO(Bioenergy Technologies Office) 자금 지원 프로젝트를 통해 미국 에너지부 산하 국립 재생 에너지 연구소(NREL)의 관리 및 운영 계약자인 지속 가능한 에너지 연합(Alliance for Sustainable Energy)의 협력으로 지원되었습니다. Novozymes의 효소를 사용하여 NREL, NC State 및 University of Kentucky 응용 에너지 연구 센터 간의 연구를 진행했습니다.

원본 기사 출처: WRAL TechWire