Un élément clé des systèmes de capture directe de l'air ambiant (DAC) qui éliminent le dioxyde de carbone de l'air est le matériau absorbant qui est utilisé pour capturer d'abord le carbone, puis pour le libérer. Certains matériaux absorbants peuvent extraire le dioxyde de carbone de l'air lorsqu'il s'écoule sur le matériau. Il libère ensuite le carbone lorsque l'eau est appliquée. Au fur et à mesure que le matériau sèche à nouveau, il absorbe le carbone, etc.

Cette fonction élégante des matériaux spécifiques est observée depuis plusieurs années par ceux qui travaillent sur les systèmes DAC, comme Klaus Lackner, un professeur de l'Arizona State University à la School of Sustainable Engineering and the Built Environment. Lackner a développé un système appelé "MechanicalTree" qui utilise des matériaux absorbants pour éliminer le carbone de l'air.

Maintenant, dans un nouveau papier au début, édition en ligne de Joule , Lackner et ses collègues expliquent exactement comment certains de ces matériaux absorbants capturent et libèrent du carbone, une découverte qui pourrait conduire à une conception plus intelligente des matériaux absorbants au cœur de tous les systèmes d'élimination du carbone.

"Nous avons développé une meilleure compréhension du mécanisme d'oscillation de l'humidité de ces absorbants en le démontrant dans divers matériaux et en développant des outils informatiques et des modèles qui expliquent le concept, " Lackner a déclaré. "Nous comprenons maintenant l'effet qui entraîne l'oscillation de l'humidité, et cette idée augmente la gamme de matériaux qui peuvent le faire. »

L'article décrit en détail et à l'échelle microscopique ce qui se passe avec le matériau absorbant lorsqu'il est sec, il se lie au carbone de l'air, et quand il fait humide, il désorbe le carbone. Le système a été examiné avec des simulations de mécanique quantique et vérifié dans des expériences.

"Ce concept ne me surprend pas car je joue avec ce truc depuis une décennie, mais le concept d'oscillation d'humidité est encore très nouveau et très différent des autres modes de chargement et de déchargement d'un sorbant, " Lackner a expliqué. " Nous avons découvert ce phénomène il y a 14 ans, et pendant longtemps, c'était un mystère sur la façon dont cela fonctionnait. Maintenant, cela semble assez évident."

Globalement, Lackner a ajouté, "Cette avancée ouvre la porte à davantage de matériaux candidats et à une conception rationnelle. Beaucoup de ces matériaux sont beaucoup moins chers que ceux qui sont souvent utilisés comme absorbants."

Co-auteurs de l'article "Moisture Driven CO 2 absorbants" sont Xiaoyang Shi, Hang Xiao et Xi Chen, de l'Université Columbia à New York; et Kohei Kanamori et Akio Yonezu, de l'Université Chuo de Tokyo. En plus d'être professeur à l'ASU, Lackner est le directeur du Center for Negative Carbon Emissions.

Lackner, pionnier dans le domaine des émissions négatives de carbone, a développé un appareil, appelé « MechanicalTree » qui agit comme un arbre mais est des milliers de fois plus efficace pour éliminer le CO 2 de l'air ambiant. L'arbre mécanique, qui est commercialisé par Silicon Kingdom Holdings, Dublin, Irlande, permet au gaz capturé d'être séquestré ou vendu pour être réutilisé dans une variété d'applications, comme les carburants synthétiques, récupération assistée du pétrole ou dans les aliments, industries des boissons et de l'agriculture.

Les matériaux absorbants pour capturer le carbone sont au cœur du dispositif de Lackner.

Contrairement à d'autres technologies de capture du carbone, La technologie de SKH peut éliminer le CO 2 de l'atmosphère sans qu'il soit nécessaire d'aspirer mécaniquement de l'air à travers le système à l'aide de dispositifs énergivores. Au lieu, la technologie utilise le vent pour souffler de l'air à travers le système. Cela en fait un passif, solution relativement peu coûteuse et évolutive qui est commercialement viable. S'il est déployé à grande échelle, la technologie pourrait conduire à des réductions significatives des niveaux de CO 2 dans l'atmosphère terrestre, contribuer à lutter contre le réchauffement climatique.

Le dioxyde de carbone est un inodore, gaz incolore qui est un sous-produit de la combustion de combustibles fossiles et d'autres processus naturels. Les humains libèrent plus de 36 milliards de tonnes de CO 2 dans l'atmosphère chaque année, modifiant considérablement le cycle naturel du carbone de la Terre. L'excès de carbone piège la chaleur et provoque le réchauffement climatique.

Le MechanicalTree est une nouvelle géométrie qui est indépendante de la direction du vent et peut fonctionner avec le bon absorbant pour chaque emplacement. Chaque « arbre » contient une pile de disques remplis de sorbant. Lorsque la colonne en forme d'arbre est complètement étendue et que les disques sont écartés, le flux d'air entre en contact avec les surfaces du disque et le CO 2 se lie. Pour la régénération, les disques sont abaissés à l'intérieur du conteneur inférieur. A l'intérieur de cette chambre, le CO 2 est libéré du sorbant. Le gaz libéré est ensuite récupéré, purifié, transformés et utilisés à d'autres fins, tandis que les disques sont redéployés pour capturer plus de CO 2 .