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研究:用于制造猫砂的普通廉价粘土或可用来捕获空气中的甲烷

2022-01-11 14:38:53 cnBeta.COM
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甲烷从农业、煤炭开采、永久冻土融化中大量排放,并作为天然气加工和运输的副产品。与二氧化碳相比,甲烷在进入大气层的前20年里,其捕获热量的能力是二氧化碳的81倍,而在过了一个世纪之后这一数字仍然达到27倍。这意味着甲烷捕获和清除应该是我们气候减缓战略的一个关键部分。

而现在,麻省理工学院的研究人员可能有了一种使用沸石粘土的有希望的新方法--这是常见的、多孔的矿物结构,经常被用作商业吸附剂,如猫砂。研究小组发现,通过用铜处理沸石,该材料在将甲烷从其周围的空气中拉出来方面变得非常有效。

为了在实验室中测试这个想法,研究人员将经过铜处理的沸石颗粒放入一个反应管中,让含有不同浓度甲烷的空气通过它。甲烷含量从百万分之二到百分之二,研究小组说这涵盖了环境空气中的甲烷水平范围。反应管也被加热到不同的温度,以帮助该过程的进行。

果然,当加热到310°C时,沸石能够捕获并转化管中的100%的甲烷。这比其他甲烷捕集方法所需的温度要低得多,而且它在更低的浓度下工作,这两点可以帮助新技术在现实世界中实际发挥作用。

但是,这当然也有一个问题--该方法将甲烷转化为二氧化碳。将一种温室气体转化为另一种温室气体是不太理想的,但研究人员说,仍然会有一个净收益。转换大气中一半的甲烷(已经是一个很高的要求)将只增加今天大气中二氧化碳的大约0.2%,但在辐射变暖方面带来16%的节省。

在过去的研究中,其他类型的沸石已被用于甲烷捕获,但其好处是在室温下运行,并将气体转化为有用的甲醇。然而,它们只对天然气(其主要成分是甲烷)而不是环境空气真正起作用,因此它们对在源头阻止甲烷泄漏更有用。

该团队说,首先使用这种新催化剂的最有希望的地方是煤矿和乳品仓库,这些地方通常含有集中的甲烷。这些地方的技术要求将相对简单,并且可以被整合到现有的空气循环系统中。然而,在这项技术可能达到可行性之前,当然还有更多的障碍需要克服,包括如何让空气更有效地流过粘土材料。

没有参与这项研究的地球系统教授Rob Jackson说:“对于扩大这项工作和所有类似工作的规模,还有许多问题。在现场条件下,催化剂会有多快变质?我们能否使所需的温度更接近环境条件?在处理大量的空气时,这种技术的可扩展性如何?”

研究人员已经获得了美国能源部200万美元的资助,以将该技术开发成可以在矿场和农场进行测试的设备。

该研究发表在《ACS Environment Au》杂志上。

责任编辑:bH_03116

关键词: 科学探索 研究:用于制造猫砂的普通廉价粘土或可用来捕获

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