从废弃物到气候科技:丁腈橡胶手套被用于制备二氧化碳吸附材料

每年全球生产超过1000亿只丁腈橡胶手套。该类手套由源自原油的合成聚合物制成,化学性质与塑料相近,主要用于医疗保健等场景,且多为一次性使用后即被丢弃,带来显著的材料浪费问题。

奥胡斯大学化学系博士后Simon Kildahl及其同事在《Chem》杂志发表研究,展示了一种在实验室条件下将废弃橡胶手套转化为二氧化碳吸附剂的方法。Kildahl表示,相较于塑料瓶等较易回收的材料,许多塑料及橡胶制品难以以同样方式循环利用,通常最终被焚烧处理;该研究尝试让原本可能被焚烧或填埋的手套转而用于捕获二氧化碳。

Kildahl所在团队隶属诺和诺德基金会二氧化碳研究中心(CORC)Skydstrup团队。该中心总部位于奥胡斯大学,是一个全球大学合作体,研究二氧化碳捕获以及通过Power-to-X等路径将二氧化碳转化为燃料等产品的方法。研究团队此前已在床垫聚氨酯泡沫、风力涡轮叶片中的环氧树脂和玻璃纤维等材料回收方面取得进展。

实验室路径:将手套转化为二氧化碳捕获材料

研究人员在实验中将橡胶手套切碎成小块,使其与基于钌的催化剂及氢气发生反应,随后材料可从模拟烟气中捕获二氧化碳。Kildahl称,在现实应用中,这一过程可能对应于发电厂等排放场景。

研究还指出,材料在加热条件下可再生并释放所捕获的二氧化碳,使气体能够被送往地下储存或用于Power-to-X;同时材料得到“刷新”,可继续用于下一轮捕获。

Kildahl表示,尽管已有用于二氧化碳捕获的材料体系,但该方法的特点在于以原本可能被焚烧或填埋的废弃物作为原料。

气候目标与后续研发重点

研究团队认为,这类实验有助于推动更环保的替代方案,并与联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出的到2050年每年从大气中移除50亿至160亿吨二氧化碳的目标相呼应。研究同时提到,实现相关目标需要从生物质焚烧厂或直接从空气中捕获二氧化碳,而现有方法在扩大规模时可能需要增加基于石油的生产,从而影响整体气候效益。

Kildahl表示,利用大量废弃材料制备二氧化碳捕获材料更为合理;在其描述中,该材料产品中几乎每个原子都来自废弃物,除少量氢气外,而氢气理想情况下可通过Power-to-X由水获得。

目前该工艺仍处于实验室阶段。Kildahl称,研究处于技术成熟度等级(TRL)3或4,实验规模为克级,扩大到公斤级后反应表现可能不同,但结果“非常有希望”。他同时指出,工艺仍需降低成本,原因之一是当前使用的催化剂价格较高。

Kildahl表示,研究已达到“概念验证”阶段;若能提升反应的可扩展性与经济性,并进一步改善材料的二氧化碳捕获性能参数,未来有望推进至技术成熟度等级5或6。


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