Фильтры для улавливания углекислого газа можно изготовить с помощью 3D-печати.

Этот производственный процесс с использованием 3D-печати делает все быстрее и точнее.

Антропогенные выбросы CO2 за последние полвека привели к резкому повышению уровня CO2 в атмосфере. Это приводит к усилению парникового эффекта и глобальному потеплению. Таким образом, устранение выбросов CO2 из значительных точечных источников является одним из наиболее важных мер по смягчению последствий кризиса, связанного с изменением климата.

В недавнем исследовании ученые из Университета штата Северная Каролина показали, что 3D-печать можно использовать для создания фильтров улавливания углекислого газа. Они специально создали гидрогелевый материал, способный содержать карбоангидразу — фермент, ускоряющий превращение углекислого газа и воды в бикарбонат.

Ведущий автор исследования Цзялун Шен, доцент кафедры текстильной инженерии, химии и науки в штате Северная Каролина, сказал: «Этот производственный процесс с использованием 3D-печати делает все быстрее и точнее. Вы можете сделать этот функциональный материал, если у вас есть доступ. принтеру и сырью».

Ученые смешали раствор, содержащий два разных органических соединения — или печатные «чернила» — и фермент под названием карбоангидраза. Затем они напечатали нитевидные нити гидрогеля в двумерную сетку. В то же время они затвердевают раствор под действием ультрафиолетового света во время печати.

Гидрогель был разработан таким образом, чтобы его можно было экструдировать в непрерывную нить, и он был достаточно механически прочным, чтобы его можно было напечатать на 3D-принтере. Моделью для нашего дизайна послужили наши клетки, которые содержат ферменты в разделенных областях, заполненных жидкостью и наполненных жидкостью. Подобные среды идеально подходят для обеспечения активности ферментов.

Была изучена эффективность улавливания углерода фильтром, а также ученые оценили характеристики материала, чтобы определить, насколько хорошо он будет гнуться и скручиваться. В ходе небольшого эксперимента они обнаружили, что фильтр улавливает 24% углекислого газа в газовой смеси. Фильтр был менее дюйма (2 сантиметра) в диаметре. Тем не менее, его можно сделать больше и принять другую модульную форму, чтобы сложить их в высокую колонну, хотя скорость захвата ниже, чем в более ранних конструкциях. Это могло бы повысить эффективность захвата.

Шен сказал: «Чтобы добиться более высокой скорости улавливания, нам нужно будет увеличить диаметр фильтра или установить больше фильтров друг на друга. Мы не думаем, что это проблема; это было первоначальное испытание на небольшом масштабировать для удобства тестирования».

Что касается долговечности фильтрации, было обнаружено, что материал достигает 52% от первоначальной эффективности улавливания углерода после более чем 1000 часов.

Соавтор исследования Соня Салмон, доцент кафедры текстильной инженерии, химии и науки в штате Северная Каролина, сказала: «Эта работа все еще находится на ранней стадии, но наши результаты показывают, что существуют новые способы изготовления материалов для устройств улавливания углерода. Мы даем надежду на улавливание углерода».

Ссылка на журнал: