Extractor de diòxit de carbono
_Scrubber.jpg){kind=link}
Un extractor de diòxit de carbono o depurador de diòxit de carbono (carbon dioxide scrubber) és un dispositiu que absorbix diòxit de carbono (CO₂) de l'aire ambiente o d'un fluix de gasos. S'utilisa per a tractar els gasos d'escape de plantes industrials o l'aire exhalado en sistemes de soport vital com respiradores, naus espacials, sumergibles o cambres hermètiques. El nom en anglés, scrubber, ve del verp to scrub, en el significat original de "raspar",[1] pero estos dispositius no fan us d'efectes mecànics, sino químics. Els extractors de diòxit de carbono també s'utilisen en l'almagasenament en atmòsfera controlada (AC) i en processos de captura i almagasenament de carbono. Alguns inclouen un recipient absorbent.
Els diversos aparats que extrauen contaminants d'un fluix líquit o gaseós solen denominar-se depuradors. També es diu depurador (debugger) a un programa informàtic per a eliminar fallos (bugs) en el còdic font.
Extracció per mig de amina
[editar | editar còdic]Alguns extractors de diòxit de carbono utilisen diverses aminas orgàniques, com etanolamina. Les solucions fredes d'estos composts s'unixen a el CO₂, pero si s'eleva la temperatura de la solució es llibera este CO₂:
En 2009 està tecnologia s'aplicava en poques centrals de carbó, pels costs de capital i d'operació.[2] No obstant s'ha utilisat com una part primària del control de la calitat de l'aire en submarins nuclears (en un recint hermètic, els tripulants inhalen oxigen i exhalan diòxit de carbono; si no es retirara de l'aire, este es tornaria irrespirable) des del final de la década de 1950.
Minerals i zeolita
[editar | editar còdic]Varis minerals i materials similars als minerals s'unixen reversiblemente a el CO₂.[3] En major freqüència, estos minerals són òxits o hidròxit, i a sovint el CO₂ s'unix com a carbonat. El diòxit de carbono reacciona en la calç viva (òxit de calcio) per a formar pedra calcàrea (carbonat de calcio), [4] en un procés cridat cicle de carbonat. Atres minerals inclouen la serpentinita, un hidròxit de silicat de magnesi, i la olivina.[5] [6] Els tamisos moleculars també utilisen estes propietats.
S'han propost varis processos cíclicos d'extracció per a llevar CO₂ de l'aire o dels gasos de combustió i lliberar-ho en un entorn controlat, fent que l'agent extractor es torne liberador, per eixemple elevant la seua temperatura. Estos processos generalment impliquen l'us d'una variant del procés Kraft que pot basar-se en una solució d'hidròxit de sodi.[7] [8] El CO₂ s'absorbix en dita solució, es transferix a la calç (a través d'un procés cridat caustificación) i es llibera novament per mig de l'us d'un forn. En algunes modificacions als processos existents (principalment canviant a un forn d'oxigen), els gasos d'escape resultants es convertixen en una corrent concentrada de CO₂, llista per al seu almagasenament (vore Captura i almagasenament de carbono) o per a fabricar combustible sintètic.
Una alternativa a este procés termoquímico és un d'elèctric que llibera el CO₂ per mig de l'electrólisis de la solució de carbonat.[9] Si be és més simple, este procés elèctric consumix més energia, ya que la electrólisis també dividix l'aigua.
Les primeres versions de la captura de CO₂ en fins ambientals (mitigació del canvi climàtic) utilisaven electricitat com a font d'energia i, per lo tant, depenien d'energia renovable (si s'amprara energia no renovable, el CO₂ en l'atmòsfera aumentaria en lloc de disminuir). Alguns sistemes tèrmics de captura de CO₂ utilisen calor generada en el propi procés que genera el CO₂, lo que reduïx les ineficiències que resulten d'utilisar electricitat externa, pero encara necessiten una font de calor (verda), que l'energia nuclear o l'energia solar concentrada podrien proporcionar.[10]
Hidròxit de sodi
[editar | editar còdic]Zeman i Lackner varen descriure un método específic de captura de CO₂ de l'aire).[11]
En primer lloc, el CO₂ és absorbit per una solució alcalina de NaOH per a produir carbonat de sodi dissolt. La reacció d'absorció és una reacció gas-líquit fortament exotèrmica que es denomina caustificación:
- 2NaOH(ac) + CO 2 (g) → Plantilla:Fòrmula química (ac) + Plantilla:Fòrmula química(l)
- Plantilla:Fòrmula química(ac) + Plantilla:Fòrmula química(s) → 2NaOH(ac) + Plantilla:Fòrmula química(s)
- ΔH° = −114,7 kJ/mol
Les lletres entre paréntesis indiquen l'estat del compost: (ac) per a solució acuosa, (s) para sòlit, (l) per a líquit i (g) per a gas. S'ampra ΔH° per a indicar la calor lliberada (signe -) o absorbit (signe +) per la reacció. H també s'ampra en les fòrmules dels composts per a representar l'hidrogen.
La caustificación es realisa de forma generalisada en l'indústria paperera i transferix fàcilment el 94 % dels ions carbonat del catión sodi al catión calcio.[11] Posteriorment, el precipitat de carbonat de calci es filtra de la solució i es descompon tèrmicament per a produir CO₂ gaseós. La reacció de calcinació és l'única reacció endotèrmica del procés i es mostra ací:
- Plantilla:Fòrmula química(s) → CaO(s) + Plantilla:Fòrmula química(g)
- ΔH° = +179,2 kJ/mol
La descomposició tèrmica de la calcita es porta a terme en un forn de calç alimentat en oxigen (i no en aire, que també conté nitrogen) per a evitar una etapa adicional de separació de gasos. L'hidratació de la calç (CaO) completa el cicle. L'hidratació de la calç és una reacció exotèrmica que pot realisar-se en aigua o vapor. En aigua, es tracta d'una reacció líquit-sòlit, com es mostra ací:
- CaO(s) + H2O(l) → Plantilla:Fòrmula química (s)
- ΔH° = −64,5 kJ/mol
Hidròxit de liti
[editar | editar còdic]Unes atres bases fortes com la calç sodada, l'hidròxit de sodi, l'hidròxit de potassi i l'hidròxit de liti poden eliminar el diòxit de carbono per mig d'una reacció química. En particular, l'hidròxit de liti es va utilisar a bordo de naus espacials, com en el programa Apolo, per a eliminar el diòxit de carbono de l'atmòsfera. Reacciona en el diòxit de carbono per a formar carbonat de liti.[12] Recentment, la tecnologia d'absorció d'hidròxit de liti s'ha adaptat per al seu us en màquines d'anestèsia. Les màquines d'anestèsia, que proporcionen soport vital i agents inhalats durant una cirugia, solen amprar un circuit tancat que requerix l'eliminació del diòxit de carbono exhalado pel pacient. L'hidròxit de liti pot oferir algunes ventages sobre seguritat i comoditat en comparació als productes més antics a pur de calcio.
- 2 LiOH(s) + 2 (g) → 2 LiOH· H2O (s)
- 2 LiOH· H2O (s) + Plantilla:Fòrmula química (g) → Plantilla:Fòrmula química (s) + 3 H2O (g)
La reacció neta és:
- 2LiOH(s) + Plantilla:Fòrmula química (g) → Plantilla:Fòrmula química (s) + H2O (g)
També es pot utilisar peròxit de liti, ya que absorbix més CO₂ per unitat de pes, en la ventaja afegida de lliberar oxigen.[13]
En els últims anys, l'ortosilicato de liti ha atret molta atenció per a la captura de CO₂ i l'almagasenament d'energia.[9] Este material oferix ventages de rendiment considerables, encara que requerix altes temperatures per a que es produïxca la formació de carbonat.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «scrub». Dictionary.com.
- ↑ (2009).Science.325(5948)
- 1652–4.doi:10.1126/science.1176731.
- ↑ (2009).ChemSusChem.2(9)
- 796–854.doi:10.1002/cssc.200900036.
- ↑ ScienceDaily.Consultat el 2018-02-28.
- ↑ ScienceDaily.Consultat el 2011-06-01.
- ↑ «Sustainability and the TecEco Kiln». Archivat des d'el original, el 2005-10-25. Consultat el 2005-10-25.
- ↑ «[1]», The New York Claves. Consultat el 2009-10-29.
- ↑ New Scientist.Consultat el 2009-10-29.
Environ. Sci. Technol..41(21)- 7558–63.doi:10.1021/és070874m.
- ↑ 9,0 9,1 Ind. Eng. Chem. Res..51(27)
- 9320–7.doi:10.1021/ie300157m.
- ↑ New Scientist.Consultat el 2009-10-29.
- ↑ 11,0 11,1 (2004).World Resour. Rev..16
- 157–172.
- ↑ (1989).US Naval Academy Technical Report.USNA-TSPR-157Consultat el 2008-06-17.
- ↑ (2005) «Beryllium and Beryllium Compounds», . doi:10.1002/14356007.a04_011.pub2. ISBN 978-3527306732.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Extractor de dióxido de carbono» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.