Цеолитовые глины хорошо удаляют парниковые газы из атмосферы

Метан – гораздо более активный парниковый газ, чем CO2, и в течение первых двух десятилетий после выброса он оказывает на атмосферу ярко выраженное воздействие. На состоявшихся недавно в Глазго международных переговорах по климату в качестве основного приоритета было определено сокращение выбросов метана – так интернациональное сообщество пытается быстро обуздать глобальное изменение климата.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института разработала интересный подход к контролю выбросов метана и удалению из воздуха этого газа при помощи недорогого и широко распространенного типа глин под названием цеолит. Выводы были опубликованы в журнале ACS Environment Au, в статье докторанта Ребекки Бреннейс, доцента Дезире Плата и двух других ученых.

Несмотря на то, что многие люди связывают атмосферный метан с процессом нефте- и газодобычи, бурением и гидроразрывом пласта, эти источники выбрасывают только порядка 18 процентов глобальных выбросов метана. Подавляющее большинство выбросов метана происходит от подсечно-огневого земледелия, молочного животноводства, добычи угля и руды, его источают водно-болотные угодья и таяние вечной мерзлоты. «Большая часть метана, попадающего в атмосферу, поступает из распределенных и диффузных источников, поэтому мы и начали думать о том, как вывести метан из атмосферы», — говорит доцент Дезире Плата.

Исследователи нашли действительно недорогой и эффективный выход: особый вид «грязи» или глины. Они использовали цеолитовые глины – это настолько дешевый материал, что сегодня его используют в изготовлении кошачьих наполнителей. Команда ученых обнаружила, что обработка цеолита небольшим количеством меди делает материал очень эффективным при поглощении метана из воздуха даже при чрезвычайно низких концентрациях.

Концепция системы проста, хотя предстоит еще много работы над инженерными подробностями. В лабораторных испытаниях крошечные частицы цеолитового материала с повышенным содержанием меди были упакованы в реакционную трубку, которую затем нагревали снаружи потоком газа с разной концентрацией метана в диапазоне всего от 2 частей на миллион до 2%-й концентрации. Этот диапазон включает все концентрации метана, которые в принципе могут встретиться в атмосфере, вплоть до легковоспламеняющегося уровня.

По словам исследователей, по сравнению с другими подходами к удалению метана из воздуха этот процесс имеет ряд преимуществ. Другие методы, как правило, используют дорогие катализаторы, такие как платина или палладий, требуют высоких температур не менее 600 градусов по Цельсию и, как правило, требуют сложного циркулирования в потоках с высоким содержанием метана и кислорода, что делает удаляющие метан устройства сложными и опасными, поскольку и метан, и кислород легко воспламеняются, сами по себе и в сочетании друг с другом.

«600°C, при которых работают эти установки, делают почти невозможным нахождение рядом с метаном и чистым кислородом, — говорит Бреннейс. — Такое оборудование решает проблему парниковых газов, всего-навсего создавая взрывоопасную ситуацию». Из-за высоких рабочих температур возникают и другие инженерные сложности. Неудивительно, что такие системы не нашли широкого применения в обиходе.

Что касается нового процесса с участием цеолита, работает он превосходно. Судя по всему, он максимально эффективен при температуре около 300°C, что требует гораздо меньше энергии для нагрева, чем другие процессы улавливания метана. Кроме того, он очень чувствителен к крайне малым концентрациям метана, доже в такой малой дозе как 1%, которую не могут удалить большинство методов, и при этом он работает в воздушной среде, а не в чистом кислороде, в это большое преимущество для реального применения.

Метод просто трансформирует опасный метан в углекислый газ. Кому-то это покажется  плохим, учитывая усилия всего мира по борьбе с выбросами углекислого газа: многие люди слышат слова «углекислый газ» и паникуют; однако углекислый газ гораздо меньше действует на атмосферу, чем парниковый газ метан, который примерно в 80 раз сильнее в течение первых 20 лет – и примерно в 25 раз сильнее в течение первого столетия. Этот эффект возникает из-за того, что со временем метан в атмосфере естественным образом превращается в углекислый газ. По ее словам, если процесс ускорить, это резко уменьшит краткосрочное воздействие на климат. Даже преобразование половины всего атмосферного метана в CO2 увеличило бы уровень последнего менее чем на 1 часть на миллион (около 0,2% сегодняшнего содержания углекислого газа в атмосфере), сэкономив при этом около 16% общего потепления.

Команда исследователей пришла к выводу, что идеальным местом для таких  установок будут места с высокой концентрацией метана, такие как молочные фермы и угольные шахты. Эти источники, как правило, уже имеют мощные вентиляционные системы, поскольку накопление метана может быть пожаро- и взрывоопасным и угрожающим здоровью. Чтобы разработать технические нюансы, группа ученых только что получила грант в размере 2 миллионов долларов США от Министерства энергетики США для продолжения разработки специального оборудования, удаляющего метан из атмосферы.

Читайте также:

• Как российские пастбища могут спасти мир от глобального потепления
• Как отследить выбросы метана и аммиака из открытого коровника?
• Мясо-молочные породы скота дают меньший парниковый эффект
• Углеродные единицы как новый вид инвестиций в АПК
• Карбоновое земледелие: как получить выгоду от углерода
• Практические опыты по консервации выбросов парниковых газов