Anar al contingut

Extractor de diòxit de carbono

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Erro al crear miniatura:
Un extractor de diòxit de carbono

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

Alguns extractors de diòxit de carbono utilisen diverses amines orgàniques, com etanolamina. Les solucions fredes d'estos composts s'unixen al CO₂, pero si s'eleva la temperatura de la solució es llibera este CO₂:

CO 2 + 2 Plantilla:Fòrmula química ↔ Plantilla:Fòrmula química + Plantilla:Fòrmula química

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

Varis minerals i materials similars als minerals s'unixen reversiblemente al 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 caustificació) 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

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 caustificació:

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 caustificació 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

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

  1. ↑ «scrub». Dictionary.com.
  2. ↑ (2009).«Amine Scrubbing for CO2 Capture».Science.325(5948)
    1652–4.doi:10.1126/science.1176731.
  3. ↑ (2009).«Adsorbent Materials for Carbon Dioxide Capture from Large Anthropogenic Point Sources».ChemSusChem.2(9)
    796–854.doi:10.1002/cssc.200900036.
  4. ↑ «Imagine No Restrictions On Fossil-Fuel Usage And No Global Warming».ScienceDaily.Consultat el 2018-02-28.
  5. ↑ «Natural Mineral Locks Up Carbon Dioxide».ScienceDaily.Consultat el 2011-06-01.
  6. ↑ «Sustainability and the TecEco Kiln». Archivat des d'el original, el 2005-10-25. Consultat el 2005-10-25.
  7. ↑ «[1]», The New York Claves. Consultat el 2009-10-29.
  8. ↑ «Chemical 'sponge' could filter CO2 from the air – environment».New Scientist.Consultat el 2009-10-29.

    «Energy and Material Balanç of CO2 Capture from Ambient Air».Environ. Sci. Technol..41(21)
    7558–63.doi:10.1021/és070874m.
  9. ↑ 9,0 9,1 «A High Temperature Lithium Orthosilicate-Based Solid Absorbent for Post Combustion CO2 Capture».Ind. Eng. Chem. Res..51(27)
    9320–7.doi:10.1021/ie300157m.
  10. ↑ «Ca technology clear the air?».New Scientist.Consultat el 2009-10-29.
  11. ↑ 11,0 11,1 (2004).«Capturing carbon dioxide directly from the atmosphere».World Resour. Rev..16
    157–172.
  12. ↑ (1989).«The Behavior and Capabilities of Lithium Hydroxide Carbon Dioxide Scrubbers in a Deep Siga Environment».US Naval Academy Technical Report.USNA-TSPR-157Consultat el 2008-06-17.
  13. ↑ (2005) «Beryllium and Beryllium Compounds», . doi:10.1002/14356007.a04_011.pub2. ISBN 978-3527306732.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Extractor_de_diòxit_de_carbono&oldid=1442860»