Banbrytande teknik kan reducera koldioxidutsläpp med 99 procent

Här är goda nyheter för klimatet. En grupp ingenjörer har upptäckt ett nytt elektrokemiskt system drivet av väte, som kan avlägsna nästan alla koldioxidutsläpp från flygplan, storstäder och tillverkningsföretag.

Här är goda nyheter för klimatet. En grupp ingenjörer har upptäckt ett nytt elektrokemiskt system drivet av väte, som kan avlägsna nästan alla koldioxidutsläpp från flygplan, storstäder och tillverkningsföretag.

Shutterstock

En grupp ingenjörer från universitetet i Delaware har demonstrerat ett sätt extrahera koldioxid från luften.

Gruppen, som leds av professorn Yushan Yan, har uppfunnit ett nytt elektrokemiskt system som drivs av väte och som kan reducera koldioxidutsläppen i luften med 99 procent.

Filtret är billigt att tillverka och har redan satts i produktion – så förhoppningsvis får vi se dessa filter användas världen över i flygplan, tillverkningsföretag, storstäder, ubåtar och rymdfarkoster redan inom ett par år.

Det berättar Yushan Yan som till vardags undervisar och forskar på universitetet i Delaware.

Vi kan enkelt fånga in 99 procent av den utsläppta koldioxiden. Ja, vi kan faktiskt fånga in ännu mer. Yushan Yan, University of Delaware

"Det bästa sättet att beskriva vår nya teknik är att du föreställer dig en låda med två kammare", förklarar Yan för Illustrerad Vetenskap och fortsätter:

"I den ena kammaren sipprar luften innehållande koldioxid in, medan den andra kammaren fylls på med väte. Vätet kommer sedan att dra in all koldioxid till sig genom kammarens ena vägg, så att syrekammaren blir helt tömd på koldioxid."

En lyckosam bieffekt

Det revolutionerande koldioxidfiltret är i själva verket en positiv och oväntad bieffekt av ett större forskningsprojekt.

Under de senaste femton åren har Yan huvudsakligen fokuserat på så kallade hydroxid-utväxlingsmembranbränsleceller (HEM). Bränsleceller tillhör framtidens nya energitekniker, eftersom bränsleceller omvandlar bränsle och luft direkt till elektricitet, som kan användas i exempelvis bilar.

HEM-bränsleceller har dock en stor svaghet. De är extremt känsliga för koldioxid i luften, vilket gör att bränslecellerna inte kan få luft. Rent praktiskt betyder det att prestandan och effektiviteten sjunker drastiskt och därför till slut har samma effekt som om vi använder en bensinmotor.

Yan och hans kolleger ville se om de kunde hitta något sätt att lösa detta koldioxidproblem.

"Jag har arbetat med detta problem lika länge som jag har arbetat med bränsleceller", berättar Yan och fortsätter:

"En dag gick det upp för oss att vi kanske bara skulle använda en annan bränslecell för att fånga in koldioxid från den första bränslecellen. Det stod dock klart för oss att det skulle bli mycket dyrt att göra en bränslecell som kunde fånga in koldioxid från en annan bränslecell. I stället började vi tänka på att cellens syfte ju faktiskt var att samla in något. Dessa bränsleceller visade sig alltså vara fenomenala på att själva samla in precis all koldioxid från luften."

Modellen (till vänster) visar hur väte och luft leds in i filtret på två separata platser och därefter lämnar filtret som koldioxid respektive koldioxidfri luft. Närbilden (till höger) är en partiell beskrivning av hur molekylerna förflyttar sig genom membranet.

© Jeffrey C. Chase / University of Delaware

Membran låter koldioxid vandra fritt

Det som först varit ett problem visade sig vara en lösning, som öppnade upp möjligheten att effektivt samla in koldioxid.

Även om det inte är optimalt för bränslecellerna, så är det ett effektivt sätt att skapa ett självrenande system, som kan separera koldioxid från syre på ett billigt och miljövänligt sätt.

För att innesluta elektriciteten i den elektrokemiska tekniken inuti det separata membranet måste de kortsluta enheten, vilket egentligen är något kemister försöker undvika.

Genom att tillföra väte i den ena kammaren kan kortslutningen kontrolleras och en massa komponenter, såsom sladdar och bipolära plattor, kan undgås.

På så sätt hittade Yan och hans kolleger en genväg för koldioxidpartiklar att enkelt förflytta sig från en kammare till en annan. Detta är själva kärnan i upptäckten av den nya cellen, berättar Yan.

Just därför att det kan sparas in på komponenter i detta elektrokemiska system kan det göras mycket kompakt. Det ser faktiskt ut som ett helt vanligt membran, som forskarna har placerat i en spiralmodul, som mest ser ut som ett rör med ett antal filter inuti.

Goda nyheter för klimatet!

Yushan Yan ser framför allt två primära användningsområden för detta nya koldioxidfilter. Det kan å ena sidan användas i små, slutna miljöer, där koldioxidutsläppet kan bli högt när människor rör sig runt i dem.

Då tänker sig Yan rymdfarkoster, ubåtar och moderna byggnader med tät isolering, där vi snabbt kan komma att andas in alltför mycket koldioxid.

Därefter föreställer sig Yan reducering av koldioxidhalten i öppna atmosfärer:

"Var som helst där du har en mix av syre och koldioxid i luften, så kan teknik hjälpa till att avlägsna koldioxiden. Med vår nya teknik kan vi extrahera en enorm mängd koldioxid ur luften. Vi kan enkelt fånga in 99 procent av den utsläppta koldioxiden. Ja, vi kan faktiskt fånga in ännu mer. Vi har alltså skapat en koldioxidneutral teknik, som kan göra en otrolig skillnad för de klimatförändringar vi just nu står inför."

Rent praktiskt föreställer sig Yan att hans elektrokemiska system kan sättas upp i storstäder för att rena luften på koldioxid. På samma sätt kan det användas av tillverkningsföretag som släpper ut stora mängder koldioxid som ett led i deras produktion.

En av världens största koldioxidbovar är flygplan och även där menar Yan att det nya filtret kan rena luften på koldioxid.

Yan ser dock en begränsning hos bensindrivna bilar, i vilka det blir svårt att installera membranfiltret vid bilarnas avgasrör som de ser ut i dag.

Han tror att detta problem kommer att bli mindre i framtiden, då alltfler biltillverkare går över till el, väte och bränsleceller.

Produktionen er allerede i gang

Yushan Yan og hans hold har de sidste tre år fået finansiel støtte fra det amerikanske energiministerium. Derfor har de haft mulighed for allerede nu at opbygge et mindre lager af filtre, som skal ud og testes.

Inden for fem år ser Yan, at de kan lave filtre, som kan tage flere tons CO2 ud af luften på en gang.

Til spørgsmålet om den nye teknologi kan danne grobund for andre typer af filtre, der eksempelvis kan indfange de store mængder skadelige metangasser, som stiger op fra huller i jorden i Sibirien i disse år, griner Yan tørt og svarer:

”Nej, det kommer desværre ikke til at kunne tage metan ud af luften. Dog kan nogen jo brænde metanen ind til CO2, og så tager jeg da gerne denne CO2 ud af luften med min teknologi!”