Новый регенерируемый сорбционный материал, улавливающий CO₂, который можно использовать в том числе в системах «замкнутого цикла», разработали специалисты химического факультета Томского государственного университета (ТГУ), 15 октября сообщает пресс-служба вуза.

Возможность многократной регенерации открывает для нового продукта перспективы использования в космических кораблях и подводных лодках. Высокая эффективность сорбента и то, что он будет производиться из отечественного сырья, сделает его применение, например, для очистки сбросовых газов на предприятиях экономически выгодным для них.

Автор проекта, заведующий научно-исследовательской лабораторией пористых материалов и сорбции химфака ТГУ Григорий Мамонтов пояснил:

«Проблема улавливания и переработки углекислого газа является весьма актуальной как в контексте снижения углеродного следа, так и для обеспечения безопасности людей. Сорбенты, используемые сейчас в системах „замкнутого цикла“, главным образом основаны на разработках советских лет и во многом не отвечают современным требованиям, предъявляемым к материалам такого типа».

В настоящее время в качестве сорбентов для углекислого газа широко используются амины (органические соединения, производные аммиака, в молекуле которого один или несколько атомов водорода замещены на углеводородные радикалы), стабилизированные на пористых материалах. Их недостатком является выделение в процессе сорбции летучих веществ, что не позволяет использовать их там, где присутствуют люди.

Также для поглощения CO₂ широко применяется его реакция с оксидами CaO или MgO. Она практически необратима, и после выработки ресурса такой поглотитель обычно утилизируется, так как его регенерация требует очень высоких температур.

В ТГУ ученые нашли эффективное решение задачи улавливания углекислого газа. В основе их нового сорбента лежат соединения циркония, в том числе содержащий этот металл органический координационный полимер UiO-66.

«К преимуществам нового материала можно отнести способность улавливать углекислый газ в относительно малых концентрациях (0,4–2%), то есть на уровне его содержания в воздухе или в выдохе человека», — отметил Григорий Мамонтов.

При этом для регенерации сорбента после его использования не требуется высоких температур — максимально 120 °С. Углекислый газ после выделения из сорбента может быть использован для получения ценных продуктов, а сорбционная емкость материала полностью восстанавливается для следующего цикла поглощения CO₂.

Кроме уже упомянутых систем «замкнутого цикла» и сбросовых газов промышленных предприятий, новый материал может использоваться для улавливания углекислого газа в плохо вентилируемых местах с большим скоплением техники и людей, например, на подземных парковках торговых центров, аэропортов и других объектах.

Другим перспективным направлением применения томского сорбента является очистка. Так, в медицине его можно использовать для очистки синтетических смесей для дыхания или наркоза от выдыхаемого человеком углекислого газа.

Согласно проекту, к концу 2024 года химики ТГУ должны произвести опытную партию сорбента и передать ее промышленному партнеру для проведения тестовых испытаний в условиях, близких к реальному использованию продукта на производстве.

Новый сорбент создан в рамках стратегического проекта ТГУ «Технологии безопасности», задачей которого является разработка новых материалов и технологий для противодействия терроризму, экстремизму, техногенным, биогенным и другим угрозам.