Томские ученые предложили «ловить» углекислый газ из дымовых газов в газогидратах

Ученые Томского политеха разработали и протестировали технологию улавливания углекислого газа из реальных дымовых газов с помощью газовых гидратов. Это соединения газа в водной оболочке, которые в зависимости от состава называют «горючим льдом».

Как уточняют в пресс-службе вуза, сегодня на промышленных предприятиях используют разные технологии для улавливания углекислого газа. Чаще всего это криогенная дистилляция, физическая и химическая адсорбция. Однако эти методы требуют значительных энергозатрат, дорогостоящих реагентов и часто приводят к коррозии оборудования.

В свою очередь, томские ученые предложили использовать газовые гидраты — соединения газа в водной оболочке. Благодаря своей кристаллической решетке гидрат «запирает» углекислый газ внутри себя, оставляя другие газы снаружи. Затем такой гидрат можно регазифицировать и получить концентрированный CO₂, пригодный для дальнейшего использования или хранения.

— В дымовых газах содержится смесь газов кислорода, оксида азота, серы, угарного газа, метана и других примесей. Их можно не просто фильтровать и утилизировать, но и эффективно использовать. Предложенная нами технология может максимально эффективно, дешево и неэнергозатратно выделять углекислый газ из дымовых газов при сжигании традиционных видов топлива. Поскольку вместо дорогих реагентов мы используем воду. По нашим оценкам, такой подход требует примерно вдвое меньше энергии на единицу массы CO₂, чем у аналогичных технологий, что соответственно уменьшает стоимость улавливания по сравнению с традиционной абсорбцией, — отмечает один из авторов исследования, заведующий лабораторией газовых гидратов ИШФВП ТПУ Никита Шлегель.

Политехники проверили разработанную технологию на дымовой смеси от сжигания трех распространенных видов топлива — угля, мазута и природного газа. Ее ученые подавали в реактор с водой для образования гидрата. После ученые удаляли непрореагировавший газ и снова подавали в реактор порцию дымовой смеси, чтобы максимально заполнять гидратную решетку.

Исследования полученных из дымовых смесей гидратов показали, что они способны улавливать углекислый газ с эффективностью свыше 92%. Отдельно для дымовых выбросов природного газа этот показатель достиг 98,2%, для мазута — 92,7%, для угля — 92%.

Ученые также проанализировали состав полученных гидратов и выяснили, что полученные из дымовых выбросов от сжигания угля «клетки» содержат 92,2% углекислого газа, от природного газа — 95,6%, от мазута — 92,6%. При этом выбросы природного газа дали наиболее чистый гидрат, поскольку в его составе отсутствовал оксид серы.

На основе полученных результатов политехники вывели математические уравнения, которые позволяют рассчитать состав газовой смеси, объем реактора, подаваемой дымовой смеси и температуру, а также спрогнозировать время на разделение CO₂ из дымовых газов в промышленных условиях. Это позволит в будущем масштабировать технологию.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».