Ученые ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» при поддержке Российского научного фонда приступили к разработке сорбентов для получения углекислого газа из биогаза. Планируется, что создаваемые системы позволят повысить энергоэффективность процесса.
Биогаз — побочный продукт предприятий пищевой промышленности и сельского хозяйства, который образуется в результате брожения биомассы. Основные его компоненты — метан и углекислый газ (20—50 % в зависимости от состава исходного сырья). Выделяемый из биогаза метан используют в качестве топлива. Чистый СО2 необходим для химической и деревообрабатывающей промышленностей, металлургии, сельского хозяйства и медицины.
Углекислый газ в промышленных масштабах получают несколькими способами, в том числе выделением из дымовых газов и из продуктов термического разложения известняка. Использование биогаза для этих целей более экологично, так как это возобновляемое сырье.
Для выделения двуокиси углерода используют обратимые сорбенты, которые работают в циклическом режиме, как губка: сначала впитывают СО2 из биогаза, а затем отдают его при нагреве. Задача ученых — снизить температуру этого процесса, чтобы повысить его энергоэффективность для предприятий.
«Основное требование к сорбентам — уменьшить затраты энергии, чтобы процесс получения углекислого газа был рентабельным. При низких температурах на стадии адсорбции биометан очищается от углекислого газа, а при более высоких происходит десорбция, и СО2 выделяется. Мы хотим в рамках проекта сделать материал, который был бы эффективен на стадии выделения углекислого газа при 100 °C. На промышленных предприятиях есть побочные низкопотенциальные тепловые выбросы, так что многие локальные источники могут дать нужную температуру. В перспективе для этого процесса можно использовать и солнечную энергию», — рассказывает руководитель проекта научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ФИЦ ИК СО РАН кандидат химических наук Жанна Вячеславовна Веселовская.
Помимо энергоэффективности, сорбенты должны быть емкими и стабильными, чтобы выдерживать много циклов. В качестве активного компонента для систем ученые выбрали разветвленный полиэтиленимин, химический поглотитель двуокиси углерода. Носители для сорбентов на основе оксидов алюминия будут создавать с помощью темплатного синтеза с использованием частиц, при выжигании которых в материале образуются поры.
«Использование полимерных темплатов позволяет целенаправленно изменять текстуру и пористую структуру матрицы. Выбранный активный компонент имеет большой молекулярный размер, и поэтому нам необходимо создавать материал матрицы с большими и средними порами, чтобы он показал улучшенные свойства», — отмечает участница проекта младший научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ФИЦ ИК СО РАН Екатерина Евгеньевна Воробьева.
Следующим этапом ученые синтезируют материалы на основе диоксида кремния и сравнят перспективность и эффективность полученных композитов.
Пресс-служба ФИЦ ИК СО РАН
