Marbles liquides: comment cette petite technologie émergente pourrait résoudre les problèmes de capture et de stockage du carbone

un marbre liquide, avec des lignes indiquant la trajectoire de son flux interne

CCS est généralement lorsque Les émissions sont capturées à la source, comme à partir d'une centrale à charbon, camiée vers un emplacement distant et stocké underground.

Mais les critiques disent que l'investissement dans la capture et le stockage du carbone (CCS) signifie des paries sur la technologie qui n'a pas encore fonctionné à grande échelle. En effet, en termes de technologie, la conception de matériaux efficaces de capture de carbone, solides et liquides, a toujours été une tâche difficile.

Ainsi, cela pourrait-il être une solution viable aux émissions de dioxyde de carbone de l'industrie fossile?

Emerging Research à l'étranger peut peut-être relever les défis actuels des matériaux utilisés pour capturer le carbone. Et Notre recherche de modélisation , publié hier, nous rapproche un grand pas de la réalité de cette technologie futuriste.

Problèmes avec la capture du carbone

Sous son Technology Investment RoadMap , le gouvernement Morrison considère CCS A Style = "Color: Black">, et Investit 300 millions de dollars sur dix ans pour le développer.

Mais l'efficacité et l'efficacité de CCS ont longtemps été controversée en raison de ses coûts élevés et des problèmes de mise à l'échelle pour une grande application.

Un problème continu, plus spécifiquement, est l'efficacité des matériaux utilisés pour capturer le CO₂, comme les absorbants. Un exemple est appelé " AMINE GRUBBING ", une méthode utilisée depuis 1930 pour séparer, par exemple, le co₂ du gaz naturel et de l'hydrogène.

Les problèmes de lavage amine incluent ses coûts élevés, ses problèmes liés à la corrosion et Pertes élevées dans les matériaux et énergie .  Marbles liquides peut surmonter certains de ces défis.

Cette technologie peut être presque invisible à l'œil nu, avec des billes de moins de 1 millimètre de diamètre. Le liquide qu'il contient - le plus souvent de l'eau ou de l'alcool - est à l'échelle des microlitres (un microlitre est un millième de milliliter).

Les billes ont une couche extérieure de nanoparticules qui forment une coquille flexible et poreuse, empêchant le liquide à l'intérieur de s'échapper. Grâce à cette armure, ils peuvent se comporter comme des solides flexibles, extensibles et mous, avec un noyau liquide.

Qu'est-ce que les billes ont à faire avec CCS?

Les billes liquides ont de nombreuses capacités uniques: ils peuvent flotter, ils roulent en douceur, et ils peuvent être empilés les uns sur les autres.

D'autres propriétés souhaitables incluent la résistance à la contamination, à la faible friction et à la manipulation flexible, ce qui les rend attrayants pour des applications telles que la capture de gaz, la livraison de médicaments et même en tant que bio-réacteurs miniatures.

Dans le contexte de la capture de CO₂, leur capacité à interagir sélectivement avec les gaz, les liquides et les solides est le plus crucial. Un avantage clé de l'utilisation de marbres liquides est leur taille et leur forme, car des milliers de particules sphériques seulement des millimètres dans la taille peuvent être directement installées dans de grands réacteurs.

Le gaz du réacteur frappe les billes, où il s'accroche à la coque externe des nanoparticules (dans unprocessus appelé «adsorption»). Le gaz réagit ensuite avec le liquide à l'intérieur, séparant le Co₂ et le capturant à l'intérieur du marbre. Plus tard, nous pouvons éliminer ce co₂ et le stocker sous terre, puis recycler le liquide pour un traitement futur.

Ce processus peut être un moyen plus de temps et plus rentable de capturer le CO₂ en raison, par exemple, du recyclage liquide (et potentiellement solide), ainsi que la résistance mécanique élevée, la réactivité, la réactivité, la stabilité à long terme.

Alors qu'est-ce qui nous arrête?

Malgré les progrès récents, de nombreuses propriétés des billes liquides restent insaisissables. De plus, la seule façon de tester les billes liquides est actuellement par le biais d'expériences physiques menées en laboratoire.

Les expériences physiques ont leurs limites, telles que la difficulté de mesurer la tension de surface et la surface, qui sont des indicateurs importants de la réactivité et de la stabilité du marbre.

Dans ce contexte, notre nouveau Computational Modélisation peut améliorer notre compréhension de ces propriétés, et peut aider à surmonter l'utilisation des procédures expérimentales coûteuses et temporelles.

Un autre défi consiste à développer des approches pratiques, rigoureuses et à grande échelle pour manipuler des réseaux de marbre liquide dans le réacteur. Une autre modélisation de calcul sur laquelle nous travaillons actuellement visera à analyser les changements tridimensionnels dans les formes et la dynamique des billes liquides, avec une meilleure commodité et précision.

Cela ouvrira de nouveaux horizons pour une myriade d'applications d'ingénierie, y compris la capture de Co₂.

Au-delà de la capture du carbone

La recherche sur les billes liquides a commencé comme un sujet curieux il y a environ 20 ans et, depuis lors, la recherche en cours en a fait une plate-forme recherchée avec des applications au-delà de la capture du carbone.

Cette technologie de pointe pourrait non seulement changer la façon dont nous résolvons les problèmes climatiques, mais aussi les problèmes environnementaux et médicaux.

Les marbres liquides magnétiques, par exemple, ont démontré leur potentiel dans Biomedical Procedures , comme la livraison du médicament, en raison de leur capacité à être ouvert et fermé en utilisant des magnéts en dehors du corps. Les autres applications de marbres liquides incluent la détection de gaz, la détection d'acidité et la détection de la pollution.

Avec plus de modélisation et d'expériences, la prochaine étape logique serait d'étendre cette technologie à usage dominant.

La conversation, 8 décembre

auteurs

Charith Rathnayaka, University of the Sunshine Coast;

Emilie Sauret, Queensland University of Technology;

nam-trung nguyen, Griffith University;

Yuantong GU, Université de technologie du Queensland