Una società di Eindhoven vuole rimuovere l’anidride carbonica dall’aria in uno strato spesso un atomo

Carbyon ha ricevuto un premio in denaro di 1 milione di dollari lo scorso aprile. L’idea della startup di Eindhoven è stata nominata come una delle quindici idee promettenti per ridurre la CO2₂ togliere dall’aria. Il premio è stato ottimo per la pubblicità, i concorsi di innovazione globale della XPrize Foundation sono prestigiosi e il miliardario tecnologico Elon Musk ha finanziato questa edizione. Ma era anche scomodo.

L’idea non è stata ancora dimostrata. Tutt’altro”, ride Hans de Neve, inventore e fondatore di Carbyon. Abbiamo provato a dimostrarlo per quattro anni e non funziona niente. Non è stata altro che una buona idea”.

Una svolta è seguita due mesi dopo con il premio in denaro. E ora c’è stata un’installazione dimostrativa a Eindhoven per diverse settimane. De Neve ora osa affermare con sicurezza che la sua tecnica è dieci volte migliore di quella del CO₂ Dall’aria esterna delle attuali tecnologie a Cattura aerea dal vivo (DAC). “Penso che questo potrebbe costituire la base per un’intera nuova generazione di tecnologie DAC”.

visto con sospetto

co₂ La filtrazione dall’aria esterna è difficile. Di ogni milione di particelle nell’aria, solo 420 sono anidride carbonica₂. Viene catturato lasciando che l’aria scorra attraverso i filtri dove si trova l’anidride carbonica₂Le particelle si attaccano ad esso. Quando i filtri sono pieni, si riscaldano, provocando anidride carbonica₂ versioni e può essere rimosso. Ci vuole molta energia per far passare molta aria e riscaldare i filtri, motivo per cui molte persone guardano con sospetto a questo tipo di tecnologie.

Per Elon Musk, è stato l’elevato consumo di energia (e quindi il prezzo elevato) a spingere l’organizzazione XPrize a organizzare un concorso. Supponiamo che ci sia un modo per generare molta anidride carbonica con pochissima energia₂ Nell’aria, il clima potrebbe essere salvabile e si aprirebbero una miriade di possibilità. Produci cherosene verde a buon mercato, per esempio.

La tecnologia Carbyon funziona quasi come le tecnologie esistenti, ma più velocemente. È nel filtro. Lo strato adesivo di Carbyon è spesso solo un atomo. Di conseguenza, si satura in pochi minuti e si scarica nuovamente in pochi secondi. Altre tecnologie hanno uno strato adesivo più spesso, che è anidride carbonica₂ Devi penetrare e questo richiede tempo. Anche il riscaldamento costa meno energia con il Carbyon. Lo strato sottile si riscalda attivando il filtro, mentre l’altro richiede vapore caldo.

L’idea di Thin Layer è nata quando De Neve lavorava ancora alla TNO. “Sono un fisico dei semiconduttori. Alla TNO ho lavorato su materiali sottili per pannelli solari. Vengono applicati anche in strati di un singolo atomo. Ho seguito il campo della CO₂La cattura è stata intensamente per qualche tempo. Ad un certo punto, abbiamo pensato che fosse anche possibile filtrare il materiale per l’anidride carbonica₂Cattura sottili come film sottili sui pannelli solari.

quanto più spazio possibile

Ho iniziato nel 2018 con esperimenti di laboratorio al TNO. “Abbiamo subito pensato di avercela fatta”, dice de Neve. Ecco perché ho osato fare il passo nel 2019 per lasciare TNO e avviare Carbyon.Ma quando dopo un po’ ho chiesto a TNO degli ultimi risultati, i miei ex colleghi hanno detto: “Scusa, Hans, i risultati precedenti si sono rivelati misurazioni errate”. Non funziona ancora.” È stato un momento difficile”.

La difficoltà sta nel materiale poroso, che risulta essere più complicato da applicare su uno strato estremamente sottile rispetto ai pannelli solari piani.

“Questo materiale poroso è essenziale perché vuoi avere una superficie più ampia possibile, e quindi puoi assorbire quanta più anidride carbonica possibile₂ sul perdersi. “Poiché lo strato è così sottile, si satura rapidamente”, afferma De Neve. Il carbone attivo è una comoda polvere nera portante che il profano potrebbe conoscere come norite. Un grammo di carbone attivo copre una superficie di 3.000 metri quadrati.

Penso che tre quarti di queste polveri non facciano assolutamente nulla

Hans Deneve Carbonio

Lo strato reattivo, costituito da ammine o carbonato di potassio, viene applicato al carbonio mediante vari processi. deposizione di strati atomici è quello più importante. “Esponi il vettore al gas e gli atomi di quel gas si depositano sul vettore”, afferma De Neve. “Il processo chimico è autolimitante, in linea di principio lo strato non diventa più spesso di un atomo. È qui che differisce dalla classica tecnica di deposizione da vapore”.

“Ma un materiale di supporto così poroso ha anche uno svantaggio: i fori sono larghi solo un nanometro”, afferma de Neve. “Un nanometro, sono pochi strati atomici. Il limo si accumula abbastanza rapidamente, e questo succede da sempre. Quindi il filtro non funzionerà, perché l’aria in cui la CO₂ in cui non può passare».

Seguirono quattro anni di tentativi. Con diverse forme di supporto, diversi materiali dello strato adesivo e diversi metodi di applicazione dello strato. Carbyon non dispone di un vasto laboratorio, quindi De Neve ha cercato collaborazioni con TNO e università di Anversa, Eindhoven e Twente.

niente di niente

“Si sta lavorando molto nelle università Cattura aerea dal vivoe altro ancora a CO₂ Cattura nei gas di scarico. L’immagine generale è ancora che il DAC è inutile, e mi è stato detto che da tutte le parti quando ho iniziato questo “, dice Di Neve. Quindi lavoriamo principalmente con ricercatori nella tecnologia a film sottile o in una particolare chimica. Siamo andati a raccogliere i pezzi del puzzle di diverse università”.

Alla stessa Carbyon, ci sono due configurazioni di prova per testare i materiali filtranti. Entrambi sono alti un metro per un metro e due metri. Dietro una porta di vetro, puoi vedere tutti i tipi di scatole collegate tra loro e allo spettrometro di massa tramite tubi avvolti in plastidi. Molti fili vanno agli indicatori. L’aria viene fornita dalle bottiglie per controllare la composizione, la temperatura e l’umidità. Su un tavolo accanto a lui, due scatole piene di un barattolo di polvere nera e tutte le varianti di materiale filtrante.

“Qui inviamo aria attraverso il materiale del filtro e poi usiamo uno spettrometro di massa per vedere cosa è successo all’aria. Quanta CO₂ Dice De Neve. “Penso che tre quarti di queste polveri non facciano assolutamente nulla. Ce ne sono solo poche.”

Ulteriore filtro al 100 percento di anidride carbonica₂ Altri possono fare molto bene

Hans Deneve Carbonio

Se il materiale del filtro passa, lo spettrometro di massa visualizza un grafico a forma di S. L’aria sarà priva di anidride carbonica per un breve periodo₂ Dovrebbe esserlo, e quando il filtro è pieno, si riaccende. “Ma non l’abbiamo mai visto così”, dice de Neve. “Continua a provare, continuavo a dire. Il giorno in cui abbiamo visto la domanda esatta è stato davvero fantastico, ricordo ancora quella telefonata che ho ricevuto dal laboratorio. In realtà abbiamo migliorato il punteggio cinque volte, ma quella prima volta è stato davvero un momento di pelle d’oca.”

Ora l’installazione dimostrativa risplende in un’altra stanza. È stato consegnato all’inizio di aprile. I tubi spessi funzionano all’esterno, ma funzionano con l’aria esterna. Non ancora operativo, un collega di De Neve sta lavorando all’estero. La dimensione del nocciolo del reattore è di 30 x 30 x 30 cm. Occorrono da 1 a 3 chilogrammi di materiale filtrante. Il blocco è visibile in primo piano con la fonte di energia per riscaldare il materiale del filtro dopo la saturazione per rimuovere l’anidride carbonica₂ da portare fuori.

Questa cosa relativamente piccola dovrebbe produrre 2 tonnellate di CO2 all’anno₂ Verrà rimosso, con un consumo energetico (generato in modo sostenibile) compreso tra 2.500 e 3.000 chilowattora per tonnellata. (Confronta: un’autovettura emette 3,3 tonnellate di anidride carbonica₂ all’anno e dieci pannelli solari che generano circa 3.000 kWh all’anno nei Paesi Bassi). “Se riusciamo a dimostrare che funziona, allora abbiamo completamente dimostrato l’idea originale del 2018”, afferma De Neve.

Il gas che esce dalla struttura è composto dal 60 al 70 percento di anidride carbonica₂Il resto è acqua, azoto e ossigeno. “Poi siamo partiti da una concentrazione dello 0,04 percento”, afferma De Neve. “Questo è davvero il passaggio più difficile. Ulteriore filtraggio fino al 100 percento dell’anidride carbonica”.₂ Altri possono fare molto bene. Siamo concentrati nel toglierlo dalla trasmissione”.

Puntiamo a un prezzo di costo di 50 dollari per tonnellata di CO2₂

Hans Deneve Carbonio

L’installazione finale che De Neve ha in mente è molte volte più grande. “Consiste in 20 di questi tipi di unità una accanto all’altra e una sopra l’altra. Un palo di 2 o 3 metri di diametro e 5 o 6 metri di altezza. Scegliamo unità come questa e non un grande reattore perché tutto ha andare veloce Se lo fai grande, l’inerzia delle parti meccaniche ostacolerà la velocità.

In termini di capacità di raccolta, un impianto così grande è vicino ad altri grandi player del settore Cattura aerea dal vivo Adesso è possibile. La società svizzera Climeworks metterà in servizio un impianto in Islanda nel 2021 con una capacità di 4.000 tonnellate all’anno. È in preparazione un nuovo impianto con una capacità di 36.000 tonnellate all’anno.

Il costo è fondamentale

“Se costruissimo una struttura di dimensioni simili all’attuale installazione di Climeworks, potremmo contenere 40.000 tonnellate”, afferma Di Neve. “Il costo di installazione sarà più o meno lo stesso, quindi il nostro costo è circa 10 volte inferiore. In definitiva, miriamo a un prezzo di costo di 50 dollari per tonnellata di CO2”.₂. “

Questo costo è fondamentale. co₂ Dall’aria potrebbe servire come materia prima per il cherosene sostenibile, ad esempio, ma ciò accade solo se è disponibile in modo semplice ed economico. L’industria aerea è molto interessata a questo Cattura aerea dal vivo. Disponibilità CO₂ Rimane il collo di bottiglia per produrre cherosene sostenibile “, afferma De Neve. “Finché costa $ 500 a tonnellata, nessuno lo farà dal carburante. Se può essere fatto per $ 100, può essere fatto.

Se fosse stato semplicemente tirato fuori dall’aria con grande sforzo, sarebbe felicemente tornato in aria. Perché CO₂ Non conservare sottoterra, come fa Climeworks in Islanda? “Ovviamente lo stiamo facendo per salvare il clima, non per sostenere l’industria aerea”, afferma de Neve. Ma il primo passo è sostituire i combustibili fossili con quelli circolari. Non puoi attraversare l’oceano con le batterie e le persone continueranno a volare. Una volta sostituiti i combustibili fossili, puoi utilizzare l’anidride carbonica₂ Stoccaggio e, si spera, la quota di anidride carbonica₂ Torniamo in aria. Dico sempre: il rubinetto deve essere prima chiuso e solo allora ha senso iniziare a pulire. “