Drukowane 3D struktury zdolne do oddzielania CO2 z powietrza

0

Ekolodzy wciąż przestrzegają przed nadmierną emisją zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych, obrońcy środowiska grzmią, że wzmożona produkcja dwutlenku węgla wpływa na zaognienie  problemu z efektem cieplarnianym. Jednak w niektórych przypadkach produkcja czystego CO2 jest wręcz pożądana – gaz znajduje zastosowanie w szerokim wachlarzu produktów, od napojów gazowanych poprzez gaśnice czy lodówki, na systemach w statkach kosmicznych kończąc.

Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Missouri (Missouri S&T) prowadzą prace nad metodą pozyskiwania dwutlenku węgla z zastosowaniem technologii druku przestrzennego. W swoich badaniach wykorzystują zagadnienia związane z MOF (Metal-Organic Frameworks), czyli zyskującymi ostatnimi czasy popularność szkieletami metaliczno-organicznymi, które dzięki specyficznej budowie mogą zostać wykorzystane do magazynowania gazów, uczestniczyć w wymianie jonowej a nawet zastępować standardowe materiały magnetyczne.

Wykorzystywane przez inżynierów MOF zostały zaprojektowane do selektywnego wychwytywania CO2 z atmosfery  – tak pozyskany (potencjalnie szkodliwy) gaz może z powodzeniem znaleźć zastosowanie w wielu praktycznych aplikacjach. Specyficzne właściwości fizyczno-chemiczne (m.in. porowata, trójwymiarowa struktura) sprawiają, że naukowcy są w stanie rozdzielić składniki gazów i zaadsorbować pożądany składnik.

MOF działa na zasadzie podobnej do błon półprzepuszczalnych

Samo wykonanie wymagało wytworzenia substancji na bazie MOF, alkoholu etylowego oraz specjalnego polimeru, która po scaleniu została wykorzystana jako materiał do produkcji addytywej – strukturę otrzymano za pomocą niskobudżetowej drukarki 3D, pracującej w technologii FDM. Co ciekawe, drukowane przestrzennie struktury o średnicy ok. 15 mm wykazywały szybszą adsorpcję niż poddawane testom proszki. Według autorów, opracowany system przechwytywania dwutlenku węgla z powietrza jest na tyle wydajny, że może konkurować z konwencjonalnymi metodami wykorzystywanymi w przemyśle.

Jako potencjalne zastosowanie naukowcy z Missouri S&T wyróżniają drukowane systemy wychwytywania CO2, które mogą zostać wykorzystane na statkach kosmicznych w celu zapewnienia astronautom wystarczającej ilości tlenu. Jeden z członków zespołu badawczego tłumaczy, że technologia druku przestrzennego daje możliwość przystępnego i bardziej opłacalnego wytwarzania struktur adsorbcyjnych o optymalnych właściwościach chemicznych i mechanicznych, które mogą być stosowane w procesach separacji gazów.

Mimo, że proces wymaga jeszcze dalszych nakładów pracy, tak aby w pełni zoptymalizować skład chemiczny nadrukowywanych elementów, odkrycie daje nowe perspektywy rozwoju pozyskiwania produktów gazowych. Co więcej, udowodnia słuszność koncepcji stosowania MOF także do różorodnych procesów separacji adsorpcyjnej.

Źródło: 3ders.compubs.acs.org

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.