Ученые из Школы химической и биомолекулярной инженерии Джорджии (ChBE) нашли способ эффективно удалять углекислый газ (CO₂) из воздуха, чтобы замедлить глобальное потепление. Технологии прямого захвата CO₂ из атмосферы (DAC) существуют уже лет десять, но их внедрению мешают высокие затраты и энергопотребление.

Новое исследование, опубликованное в издании Energy & Environmental Science, предлагает более дешевый и эффективный метод. Ученые использовали экстремальный холод и доступные пористые материалы — физические сорбенты. Эти вещества впитывают CO₂, как губка, без сложных химических реакций.

Физические сорбенты — пористые материалы (например, цеолиты), которые физически удерживают молекулы газа на своей поверхности, как магнит. В отличие от химических сорбентов (аминов), они не вступают в реакцию, поэтому дольше служат и требуют меньше энергии для «очистки».

Холод — ключ к экономии

Обычно DAC работает при комнатной температуре, но команда решила охлаждать воздух до криогенных температур, используя энергию регазификации сжиженного природного газа (СПГ). Когда СПГ превращают обратно в газ, выделяется огромное количество холода, который обычно просто теряется. Исследователи применили его для охлаждения воздуха перед захватом CO₂.

При температуре около –78°C из воздуха почти полностью исчезает водяной пар, который мешает работе сорбентов. В таких условиях цеолит 13X и CALF-20  (металлоорганический каркас) показали себя втрое эффективнее традиционных аминов. Они не только удерживают больше CO₂, но и требуют меньше энергии для его высвобождения.

Инфраструктура уже есть

СПГ-терминалы расположены по всему миру, особенно в прибрежных зонах. Если использовать даже часть их холодильного потенциала, к 2050 году можно улавливать 100 млн тонн CO₂ ежегодно.

Это не просто теория, — говорит профессор Райан Лайвли. — Мы используем уже существующие мощности и дешевые материалы, чтобы снизить стоимость захвата тонны CO₂ до 70 долларов против нынешних 200+.

Почему это важно

• Физические сорбенты долговечнее аминов и не разлагаются со временем.
• Холод расширяет географию DAC: теперь его можно применять даже во влажном климате.

Следующий шаг — масштабирование технологии.

Исследование решает две главные проблемы DAC: высокую стоимость и зависимость от климата. Использование «бесплатного» холода от СПГ снижает энергозатраты, а криогенные температуры открывают путь для дешевых сорбентов. Это может ускорить внедрение DAC в промышленности, особенно в Азии и Европе, где много СПГ-терминалов.

Главный вопрос — масштабируемость. СПГ-терминалы есть не везде, а транспортировка охлажденного воздуха на большие расстояния непрактична. Кроме того, CALF-20 пока производится в малых объемах, и его стоимость в промышленных масштабах неясна.

Ранее ученые рассказали, какие деревья лучше всего очищают воздух в городе.