Исследователи из Университета Калифорнии в Беркли изобрели материал в порошковой форме, который адсорбирует углекислый газ с поразительной эффективностью. Всего 200 г (немного менее 0,5 фунта) способны поглотить 44 фунта (20 кг) CO2, то же количество, что и делает дерево за год. Этот материал называется COF-999, что означает Ковалентные Органические Структуры. Это класс пористых кристаллических материалов с большими порами, большой поверхностью и низкой плотностью. Это делает их подходящими для прямого захвата углекислого газа из воздуха. Учитывая тревожные уровни концентрации CO2 в атмосфере сегодня, это именно тот прорыв, который нужен миру.
Как COF-999 захватывает углерод из воздуха? Материал был разработан командой под руководством Омара Яги, профессора химии в Университете Калифорнии в Беркли и изобретателя COF. Он разрабатывает материалы подобного рода с 1990-х годов. COF-999 имеет поры, украшенные соединениями, называемыми аминами, которые могут захватывать молекулы CO2. Его пористая структура обеспечивает большую поверхность для захвата углерода, а его ковалентные связи невероятно прочны. Когда атмосферный воздух проходит через порошок, основные аминовые полимеры в COF-999 захватывают кислотный CO2, удерживая его.
Хотя ранее методы DAC использовали аминные растворы в воде, COF-999 является лучшим материалом для этой работы во многих отношениях. Во-первых, его не нужно нагревать, чтобы он работал; он может захватывать CO2 при комнатной температуре. Его также можно использовать как минимум 100 раз без ухудшения или потери емкости, и он может выбирательно адсорбировать большое количество CO2. Кроме того, лидер исследования Чжоу Чжоу сказал LA Times, что COF-999 захватывает углекислый газ “как минимум в 10 раз быстрее” чем другие материалы DAC.
Как только порошок захватит CO2, его можно нагреть до 140 ºF (60 ºC), чтобы освободить его. Этот CO2 затем может быть навсегда укрыт в подземных геологических образованиях, чтобы он не загрязнял атмосферу, или использоваться для производства материалов, таких как бетон и пластик.
Можем ли мы уже начать очищать наш воздух? Заводы DAC уже существуют или находятся в разработке по всему миру, но их эксплуатация дорога и требует много энергии. По данным Всемирного экономического форума, в настоящее время стоимость удаления 1 тонны CO2 из воздуха составляет от 600 до 1000 долларов; агентство отметило в прошлом году, что эта цифра должна упасть до менее чем 200 долларов, чтобы технология была широко принята.
Что касается COF-999, ему нужно больше тестирования и усовершенствования, прежде чем он станет массовым продуктом, и по словам Яги, это может занять около двух лет. Материал может быть оптимизирован для захвата большего количества CO2 и обработки большего числа циклов захвата до его деградации. Яги также не уверен в том, сколько стоит производство COF-999, поэтому мы не знаем, насколько он поможет снизить затраты на DAC. Однако он отметил, что для его производства не требуются дорогие материалы, так что есть надежда.
По данным Международного энергетического агентства, в настоящее время мы удаляем всего 0,01 мегатонн CO2 ежегодно по всему миру. Это крошечная доля 85 мегатонн, которые нам нужно удалить ежегодно к 2030 году. Тем временем Межправительственная группа по изменению климата оценивает, что нам нужно удалить до 10 миллиардов тонн CO2 ежегодно к 2050 году, чтобы достичь нулевых выбросов.
Очевидно, что нужно проделать еще много работы – и, надеюсь, мы увидим больше изобретений, подобных удивительному желтому порошку Яги, в ближайшем будущем. Статья о исследовании была недавно опубликована в журнале Nature.