Runt om i världen blir människor allt mer oroliga för koldioxidutsläpp (CO2). Visst, klimatförändringsskeptiker ställer rimliga hypoteser som tyder på att förändringar i klimatet bara är en naturlig, global cykel - och vi människor kommer bara att behöva rida ut. Men tanken att människor bidrar till klimatförändringen blir mer accepterad. Som svar funderar forskare på sätt att minska människors utsläpp av växthusgaser (GHG).
Ett sätt är att skapa bränslen som inte producerar koldioxid som en biprodukt, som fossila bränslen gör. Biobränslen som cellulosaetanol gjord av majs eller växelgräs avger fortfarande CO2 när de förbränns för energi, men i mycket mindre mängder - så mycket som 85 procent mindre [källa:Wang]. Att bränna väte för att driva en bil producerar ingen koldioxid; den enda biprodukten är vatten. Och el som produceras från förnybara resurser som vind- eller solenergi ger inga utsläpp alls.
Problemet med dessa tekniker är att de fortfarande utvecklas. Forskare står inför hinder som kostnad och nettoenergikvot -- insats av energi kontra energiproduktion -- som gör olja mer attraktiv än alternativa bränslekällor. Detta är betydelsefullt, eftersom vår värld drivs av olja. Från flygplanen som gör resor möjliga, till lastbilarna som transporterar mat och kraftverken som producerar vår el, olja dominerar den globala ekonomin.
Det är en ganska bra fråga:Om vi är beroende av olja men bekymrade över koldioxidutsläpp, varför fångar vi inte bara upp den CO2 vi släpper ut?
Faktiskt tittar forskare på detta just nu. Professor Chris Jones vid Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) och hans team har kommit fram till ett material som heter hyperbranched aminosilica (HAS) som fångar upp och lagrar koldioxidutsläpp.
Så kommer vi snart att hitta avgasrör på bilar gjorda av HAS, och vad är detta för material egentligen? Ta reda på det på nästa sida.
Så kommer våra bilars avgasrör att vara gjorda av det här som kallas hyperbranched aminosilica (HAS) inom en snar framtid? Dr Chris Jones säger att han inte tror det; Att lagra infångat kol från alla dessa avgasrör skulle bli för kostsamt. Istället är Jones och hans team vid Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) fokuserade på en ännu större källa till koldioxidutsläpp - kraftverk.
Du kanske tänker på elektricitet som ren energi. Men har du någonsin funderat på var elen kommer ifrån? Eftersom det är en energibärare får elektricitet sin energi från en annan källa. I USA kommer majoriteten av den energin - 50 procent - från kol [källa:Pew]. Elektriska kraftverk världen över använder tillräckligt med fossila bränslen för energiproduktion för att stå för 26 procent av de globala CO2-utsläppen; transporter (inklusive flyg, tåg och bilar) står för 13 procent över hela världen [källa:IPCC].
Jones har siktet inställt på att städa upp skorstenar. HAS kan hjälpa till genom att absorbera CO2. Georgia Tech-forskarna använde kovalent bindning (att kombinera två molekyler genom att förena deras elektroner) för att binda aminer -- kvävebaserade organiska föreningar -- med kiseldioxid (kvarts) [källa:Georgia Tech]. Resultatet är aminosilica , en pulverformig substans som ser ut som vit sand. Inom ämnet föds ett antal grenar som liknar träd från bindningen, därav namnet:hypergrenad. Vid grenarnas spetsar finns aminoplatser som fångar upp CO2.
När HAS kombinerades med sand fann kemisterna att den resulterande föreningen kunde fånga koldioxid när rökgaser - utsläpp som finns i skorstenar - passerade genom den.
HAS-föreningen fångar inte bara upp CO2, den hänger på den. För att frigöra koldioxiden måste materialet värmas upp och den CO2 som frigörs kan fångas upp och lagras (antingen som gas eller kylas till flytande form) i en process som kallas kolbindning . Det här är faktiskt mer spännande än det låter. Det kommer inte bara att minska CO2-utsläppen, det gör det möjligt att återanvända den infångade CO2 för att mata biobränslelager. Ett företag odlar alger i Louisiana för användning som biobränsle. Algerna matas med fångad CO2 [källa:EcoGeek].
Hypergrenad aminosilica har vissa fördelar jämfört med andra metoder för kolbindning. För det första är det återvinningsbart. HAS kan användas om och om igen; Georgia Tech-forskarna testade en sats 12 gånger och fann att det inte fanns någon märkbar minskning av adsorptionen [källa:Georgia Tech]. Och materialet påverkas inte heller av fukt, vilket är ett plus eftersom vattenånga finns i rökgaserna. Det är också lågt på erforderlig energitillförsel; den enda energi som behövs kommer från genereringen av värmen som frigör CO2.
Men det finns några utmaningar som möter projektet. För det första genererar CO2/amin-reaktionen som binder koldioxiden till grenarna värme. Forskarna fann att aminokiseln fångar upp CO2 bäst vid kalla temperaturer, så de måste ta reda på hur man kan bli av med värmen som produceras snabbt, så att CO2 binder. Ett annat problem är exakt hur man applicerar föreningen. Går det att packa i rökbuntar? Kan materialet produceras till löstagbara skivor som täcker öppningar i rökstapeln?
Även om HAS kanske aldrig finns i avgasrör, om Georgia Tech-forskarna kan sänka koldioxidutsläppen enbart från energiproduktion, kommer de att ha erbjudit ett nytt sätt att lösa våra växthusgasproblem.
För mer information om klimatförändringar och andra relaterade ämnen, besök nästa sida.
