В исследовании, подробно описанном в этом месяце в журнале Advanced Energy Materials, исследователи Райса показали, что новая форма материала может связывать 154 процента своего веса в углекислом газе при высоких давлениях, которые обычны на устье газовых скважин.Сырой природный газ обычно содержит от 2 до 10 процентов углекислого газа и других примесей, которые необходимо удалить, прежде чем газ можно будет продать.
Процесс очистки является сложным и дорогостоящим и чаще всего включает пропускание газа через жидкости, называемые аминами, которые могут впитывать и удалять около 15 процентов своего веса в двуокиси углерода. Аминный процесс также требует много энергии для рециркуляции жидкостей для дальнейшего использования.
«Это большой поглотитель энергии», — сказал химик из Райса Джеймс Тур, чья лаборатория в прошлом году разработала методику превращения асфальта в жесткое губчатое вещество, которое можно было бы использовать вместо аминов для удаления углекислого газа из природного газа. откачивается из океанических устьев.Первоначальные полевые испытания в 2015 году показали, что давление на устье скважины позволило этому асфальтовому материалу адсорбировать или впитывать 114 процентов своего веса углеродом при температуре окружающей среды.Тур сказал, что новый улучшенный сорбент асфальта производится в два этапа из менее дорогой формы асфальта, что делает его более практичным для промышленности.«Это показывает, что мы можем взять самый дешевый вид асфальта и превратить его в материал с очень большой площадью поверхности для улавливания углекислого газа», — сказал Тур. «Раньше мы могли использовать только очень дорогой вид асфальта, который был недоступен».
В лаборатории асфальт обычного типа, известный как гильсонит, нагревается при атмосферном давлении, чтобы удалить ненужные органические молекулы, а затем снова нагреваться в присутствии гидроксида калия в течение примерно 20 минут для синтеза обогащенного кислородом пористого углерода с площадью поверхности 4200 квадратных метров на каждый. грамм, намного выше, чем у предыдущего материала.Первоначальный пористый углерод лаборатории на основе асфальта собирал углекислый газ из газовых потоков под давлением на устье скважины и выпускал его при сбросе давления. Затем углекислый газ можно было перепрофилировать или закачать обратно под землю, в то время как пористый углерод можно было бы сразу же повторно использовать.
В ходе последних испытаний нового материала компания Tours Group показала, что новый сорбент может удалять углекислый газ при давлении 54 бар. Один бар примерно равен атмосферному давлению на уровне моря, а измерение в 54 бара в последних экспериментах является характеристикой уровней давления, обычно обнаруживаемых на устьях природного газа, сказал Тур.