Ученые Хельсинкского университета представили перспективный жидкий сорбент, эффективно улавливающий CO₂ при низких энергозатратах, что призвано преодолеть барьеры, связанные со стоимостью и экологичностью технологии прямого улавливания CO₂ из воздуха.
Исследователи из Хельсинкского университета сообщили о разработке перспективного нового жидкого сорбента для прямого улавливания углекислого газа из воздуха (DAC). По словам ученых, он сочетает в себе высокую степень поглощения, низкую энергозатратность регенерации и потенциал повторного использования. Эти свойства, при реализации в больших масштабах, могут помочь снизить затраты и энергетические издержки, которые препятствовали внедрению многих методов DAC.
Работа, возглавляемая постдокторантом Захрой Эшаги Горджи, посвящена суперщелочному спиртовому соединению, образованному из 1,5,7-триазабицикло[4.3.0]нон-6-ена (TBN) и бензилового спирта (TBN-BA). Авторы сообщают, что один грамм жидкого сорбента может поглотить около 156 миллиграммов CO₂ из необработанного окружающего воздуха и что соединение «не вступало в реакцию с азотом, кислородом или другими атмосферными газами», что делает его селективным для улавливания CO₂. Команда подчеркивает еще одно практическое преимущество: уловленный CO₂ может быть высвобожден при умеренной температуре. Как отметило издание The Register, соединению «требуется всего 30 минут воздействия воздуха температурой 70°C (158°F) для высвобождения CO₂», что значительно ниже температуры регенерации, чем у некоторых сорбентов, требующих очень высокой температуры.
В собственном отчете Хельсинкского университета об исследовании подтверждаются эти заявления о производительности, подчеркивая возможность вторичной переработки и чистоту процесса утилизации CO₂. Исследователи сообщили изданию The Register, что после первого цикла улавливания-выброса «поглощающая способность снизилась примерно на 25%, поэтому мы оцениваем, что было утилизировано приблизительно 75% CO₂», и что «после второго цикла, однако, почти весь CO₂ удаляется». Тестирование на повторное использование показало, что материал сохранил около 75% своей поглощающей способности после 50 циклов и примерно 50% после 100 циклов, что указывает на долговечность, но также и на явную деградацию, которую необходимо учитывать для длительного коммерческого использования.
Группа исследователей из Хельсинки прямо заявляет, что работа пока находится на лабораторном уровне и что для внедрения в промышленное применение потребуются дальнейшие разработки. По данным издания The Register, команда занимается преобразованием жидкого сорбента в твердую форму путем его включения в такие носители, как диоксид кремния и оксид графена, поскольку в системах прямого улавливания обычно предпочтение отдается твердым сорбентам для удобства обращения и интеграции в технологические процессы. Проект SuperBase Solutions университета уже работает над масштабируемыми и экономичными методами производства суперщелочных соединений, стремясь ускорить производство, контроль качества и соответствие нормативным требованиям для промышленного применения.
Независимые исследования и техническая литература подчеркивают как потенциал, так и практические проблемы, которые призван решить хельсинкский подход. В техническом отчете Министерства энергетики США о сорбентах с низкой температурой регенерации рассматривается использование катализированных аминных систем и ионных жидкостей для улучшения кинетики абсорбции/десорбции и снижения энергозатрат, а также представлены концептуальные технологические схемы и предварительные экономические расчеты, предполагающие, что катализированные сорбенты могут снизить затраты на DAC при эффективном масштабировании. Национальная лаборатория Ок-Ридж исследовала альтернативный путь — DAC с почти криогенной температурой, используя физические сорбенты, такие как цеолит 13X и CALF-20, при температурах ниже комнатной, обнаружив потенциал для существенного снижения приведенных затрат при сочетании низкотемпературной работы и подходящих адсорбентов. Опубликованные исследования цеолитов также показывают, что использование низких температур может сделать недорогие физические сорбенты конкурентоспособными для удаления CO₂ из окружающей среды в холодных и сухих условиях. В других работах рассматривались гибридные подходы, например, сочетание абсорбентов с электрохимической регенерацией для высвобождения CO₂ при комнатной температуре, что позволяет избежать энергоемкой десорбции.
Эти более масштабные исследования подчеркивают знакомый компромисс в разработке DAC: химические сорбенты, которые прочно связывают CO₂ в условиях окружающей среды, часто требуют больших затрат энергии или сложных процессов для высвобождения газа, в то время как физические сорбенты легче регенерировать, но могут потребовать низких температур или больших площадей установки. Соединение Helsinki TBN-BA ищет золотую середину — химический сорбент с относительно низкой температурой десорбции, но сообщаемое ухудшение его срока службы и необходимость преобразования жидкой рецептуры в работоспособный твердый сорбент являются препятствиями, которые команда должна преодолеть, чтобы продемонстрировать коммерческую целесообразность.
Хельсинкские исследователи и представленные ими материалы также подчеркивают нетоксичность и низкую себестоимость производства TBN-BA. Инициатива SuperBase Solutions утверждает, что группа добилась прогресса в направлении промышленного производства суперщелочных соединений, включая усилия по созданию автоматизированной прототипной системы. Такие достижения в производстве были бы важны, если бы твердый сорбент на основе TBN-BA был внедрен в больших масштабах, учитывая, что любой значимый вклад в смягчение последствий изменения климата требует очень больших объемов материала.
Ограничения по времени и ресурсам могут повлиять на ход работ. Издание The Register сообщило, что Эшаги Горджи находится в отпуске по уходу за ребенком до октября 2026 года, и что переход проекта к пилотным испытаниям продолжится по мере возможности команды. Исследователи признают, что «разработка коммерческого продукта требует значительного времени, финансирования и усилий», и отказались назвать точные сроки.
Отраслевой и политический контекст повышают актуальность проблемы: согласно данным Регистра, выбросы CO₂ от ископаемого топлива достигли рекордного уровня в 2025 году, что частично обусловлено ростом спроса на электроэнергию со стороны центров обработки данных и других энергоемких потребителей. Этот контекст помогает объяснить, почему недорогие и энергосберегающие материалы для улавливания CO₂ привлекают внимание, ведь даже незначительное снижение энергии, необходимой для регенерации сорбентов, или увеличение срока службы могут существенно повлиять на приведенную стоимость улавливания и выбросы за весь жизненный цикл установок прямого улавливания углекислого газа.
В настоящее время результаты, полученные в Хельсинкском университете с использованием TBN-BA, представляют собой лабораторный прорыв, добавляющий потенциально полезный вариант в портфель химических соединений, получаемых методом прямого улавливания углекислого газа (DAC). По данным Хельсинкского университета, следующие шаги включают преобразование в твердые сорбенты и испытания производительности на пилотной установке DAC. Способность этих демонстраций устранить оставшиеся пробелы, обеспечить долговечность при многочисленных циклах улавливания-высвобождения, обеспечить практическую интеграцию твердых сорбентов и подтвердить экономическую целесообразность в масштабе производства определят, перейдет ли это соединение из разряда перспективных научных разработок в промышленный инструмент для смягчения последствий изменения климата.
Вам также может понравиться
Малайзийские исследователи разработали оптимизированную с помощью ИИ пальмовую золу для масштабируемого улавливания CO₂.
Компания Entropy вводит в эксплуатацию проект по улавливанию углерода и выработке электроэнергии на леднике в провинции Альберта.
Компания Carbfix улавливает 99.6% CO2 на геотермальной электростанции Хеллисхейди в Исландии.