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La feuille artificielle empilable utilise moins d'énergie que l'ampoule pour capturer 100 fois additionally de carbone que les autres systèmes


Des ingénieurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont construit une feuille artificielle rentable qui peut capturer le dioxyde de carbone à des taux 100 fois meilleurs que les systèmes actuels. Contrairement à d'autres systèmes de capture de carbone, qui fonctionnent dans des laboratoires avec du dioxyde de carbone pur provenant de réservoirs sous pression, cette feuille artificielle fonctionne dans le monde réel. Il capte le dioxyde de carbone provenant de resources additionally diluées, comme l'air et les gaz de combustion produits par les centrales électriques au charbon, et le libère pour être utilisé comme combustible et autres matériaux.

"Notre système de feuilles artificielles peut être déployé en dehors du laboratoire, où il a le potentiel de jouer un rôle crucial dans la réduction des gaz à effet de serre dans l'atmosphère grâce à son taux élevé de seize du carbone, son coût relativement faible et son énergie modérée, même par rapport au meilleurs systèmes de laboratoire », a déclaré Meenesh Singh, professeur adjoint de génie chimique à l'UIC Faculty of Engineering et auteur correspondant de l'article.

En utilisant un idea théorique déjà rapporté, les scientifiques ont modifié un système regular de feuilles artificielles avec des matériaux peu coûteux pour inclure un gradient d'eau - un côté sec et un côté humide - à travers une membrane chargée électriquement.

Du côté sec, un solvant organique se fixe au dioxyde de carbone disponible pour produire une focus de bicarbonate, ou de bicarbonate de soude, sur la membrane. Au fur et à mesure que le bicarbonate s'accumule, ces ions chargés négativement sont tirés à travers la membrane vers une électrode chargée positivement dans une solution à base d'eau sur le côté humide de la membrane. La resolution liquide dissout le bicarbonate en dioxyde de carbone, de sorte qu'il peut être libéré et exploité pour le carburant ou d'autres utilisations.

La charge électrique est utilisée pour accélérer le transfert de bicarbonate à travers la membrane.

Lorsqu'ils ont testé le système, qui est suffisamment petit pour tenir dans un sac à dos, les scientifiques de l'UIC ont découvert qu'il avait un flux très élevé - un taux de capture du carbone par rapport à la floor requise pour les réactions - de 3,3 millimoles par heure. par 4 centimètres carrés. C'est plus de 100 fois mieux que les autres systèmes, même si seule une quantité modérée d'électricité (,4 KJ/heure) était nécessaire pour alimenter la réaction, moins que la quantité d'énergie nécessaire pour une ampoule LED de 1 watt. Ils ont calculé le coût à 145 bucks par tonne de dioxyde de carbone, ce qui est conforme aux recommandations du ministère de l'Énergie selon lesquelles le coût ne devrait pas dépasser environ 200 dollars par tonne.

"Il est particulièrement excitant que cette application dans le monde réel d'une feuille artificielle à électrodialyse ait un flux élevé avec une petite surface modulaire", a déclaré Singh. "Cela signifie qu'il a le potentiel d'être empilable, les modules peuvent être ajoutés ou soustraits pour mieux répondre aux besoins et être utilisés à moindre coût dans les maisons et les salles de classe, pas seulement parmi les organisations industrielles rentables. Un petit module de la taille d'un humidificateur domestique peut éliminer in addition de 1 kilogramme de CO2 par jour, et quatre cheminées d'électrodialyse industrielles peuvent capturer in addition de 300 kilogrammes de CO2 par heure à partir des gaz de combustion."

Les scientifiques de l'UIC rendent compte de la conception de leur feuille artificielle et des résultats de leurs expériences dans "Processus de gradient d'humidité assisté par migration pour une seize ultrarapide et keep on du CO2 à partir de resources diluées dans des disorders ambiantes", publié dans Energy & Environmental Science.

La recherche est financée par une subvention (DE-SC-0022321) du Département américain de l'énergie.

Les co-auteurs de l'article de l'UIC, du Laboratoire national d'Argonne, de l'Université d'État de l'Oklahoma et de Braskem sont Aditya Prajapati, Rohan Sartape, Tomas Rojas, Naveen Dandu, Pratik Dhakal, Amey Thorat, Jiahan Xie, Ivan Bessa, Miguel Galante, Marcio Andrade, Robert Somich, Marcio Rebouças, Gus Hutras, Nathalia Diniz, Anh Ngo et Jindal Shah.