Author: Vaira Obuka

Publicēts raksts “Metāl-organiskās struktūras saturoši adsorbenti oglekļa saistīšanai” (angļu val. “Metal–Organic Frameworks (MOFs) Containing Adsorbents for Carbon Capture”) starptautiski citējamā zinātniskā žurnālā “Energies”.

Posted on by Vaira Obuka

Raksts “Metāl-organiskās struktūras saturoši adsorbenti oglekļa saistīšanai” (angļu val. “Metal–Organic Frameworks (MOFs) Containing Adsorbents for Carbon Capture”) sagatavots un publicēts starptautiski citējamā zinātniskā žurnālā “Energies”. Pētījuma mērķis bija izveidot jaunus metāl-organisko struktūru (MOS) (CuBTC, UTSA-16, UiO-66-BTEC) saturošus hibrīd adsorbentus – MOS-kompozītus, izmantojot bioogli, aerosilu un montmorilonītu, un parādīt šo hibrīd adsorbentu spēju saistīt CO2. Pētījuma novitāte ietver jaunu MOS-saturošu kompozītu adsorbentu izstrādi, saglabājot prekursoru materiālu priekšrocības (MOS raksturīgo augsto CO2 adsorbcijas kapacitāti un nesējmateriālu stabilitāti un stiprību), kā arī ieguldījumu oglekļa saistīšanas kompozītmateriālu raksturošanas metodoloģijā. Iegūtie kompozītmateriāli tika raksturoti izmantojot pulvera rentgenstaru difraktometriju, termogravimetrijas analīzes, slāpekļa adsorbciju, skenējošo elektronmikroskopiju, Furjē transformācijas infrasarkano spektrometriju, enerģijas dispersijas rentgenstaru spektroskopiju, kā arī tika noteikts metālisko un nemetālisko elementu saturs, lai pētītu MOS-kompozītu kristālisko struktūru, adsorbenta virsmas morfoloģiju, termisko stabilitāti un tamlīdzīgi. Cikliskās CO2 adsorbcijas analīzes tika veiktas, izmantojot termogravimetriju. Pētījuma rezultāti liecina, ka aerosila pievienošana CuBTC, adsorbēto CO2 daudzumu palielināja par 90,2% un bioogles pievienošana – par 75,5% salīdzinājumā ar tīru CuBTC. Savukārt montmorilonīta pievienošana palielināja adsorbēto CO2 daudzumu par 27% salīdzinājumā ar tīru CuBTC. Aerosilu un bioogli saturošie CuBTC sorbenti tiek uzskatīti par perspektīvākajiem CO2 adsorbentiem, kas spēj saistīt 3,7 mmol/g CO2 un uzrāda labu stabilitāti pēc 20 adsorbcijas-desorbcijas cikliem.

Pētījuma pilnais raksts pieejams šeit: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/9/3473

Projekta norises laikā padziļināti pētītas iespējas oglekļa dioksīda uztveršanai un uzglabāšanai Baltijas valstīs.

Posted on by Vaira Obuka

Projekta norises laikā padziļināti pētītas iespējas oglekļa dioksīda uztveršanai un uzglabāšanai Baltijas valstīs. Jo sevišķi liela vērība pievērsta Latvijai, jo tikai šīs valsts teritorijā (Baltijas valstu vidū) atrodas ģeoloģiskās struktūras, kas piemērotas oglekļa uzkrāšanai lielos apmēros. Šīs pētniecības rezultātā tikusi izstrādāta publikācija par Kembrija ģeoloģisko struktūru piemērotību oglekļa uzglabāšanai, kur detāli aprakstīti izpētes rezultāti, tai skaitā metodes, faktori un kritēriji, kas jāņem vērā izvēloties oglekļa krātuvi; detāli izvērtēta arī Baltijas ģeoloģisko struktūru piemērotība oglekļa uzglabāšanai. Šī publikācija tikusi publicēta pirmās kvartiles (Q1 – control and optimization) žurnālā ‘Energies’, kura ietekmes faktors ir 3,004. Izzinot ģeoloģiskās struktūras uzglabāšanai, tikušas meklētas arī iespējas oglekļa uztveršanai un šeit galvenā uzmanība tikusi pievērsta mālu minerāliem, ko iespējams izmantot kā lētu un efektīvu alternatīvu dažādiem šobrīd pieejamiem risinājumiem. Mālu izpētes rezultāta tikusi izstrādāta publikācija par Baltijas valstu mālu minerālu piemērotību liela mēroga oglekļa uztveršanai. Šajā rakstā publicēta informācija par oglekļa uztveršanas un uzglabāšanas tehnoloģijām; materiāliem, kas efektīvi spēj saistīt oglekļa dioksīdu; detāli aprakstīts kādēļ tieši māli ir viens no vispiemērotākajiem materiāliem oglekļa saistīšanai. Šī publikācija tikusi publicēta otrās kvartiles (Q2 – mineralogy/geology) žurnālā ‘Minerals’, kura ietekmes faktors ir 2.644.

Atsauces uz publicētajiem rakstiem:

  • Krūmiņš, J.; Kļaviņš, M.; Dēliņa, A.; Damkevics, R.; Segliņš, V. Potential of the Middle Cambrian Aquifer for Carbon Dioxide Storage in the Baltic States. Energies. 2021; 14(12):3681. https://doi.org/10.3390/en14123681
  • Krūmiņš J, Kļaviņš M, Ozola-Davidāne R, Ansone-Bērtiņa L. The Prospects of Clay Minerals from the Baltic States for Industrial-Scale Carbon Capture: A Review. Minerals. 2022; 12(3):349. https://doi.org/10.3390/min12030349

 

 

Termogravimetrijas izmantošana CO2 sorbcijas pētīšanai

Posted on by Vaira Obuka

Viena no metodēm ar kuras palīdzību var aprakstīt porainu materiālu spēju adsorbēt oglekļa dioksīdu ir termogravimetrija. Metodes pamatā tiek pētīta materiāla masas izmaiņa atkarībā no temperatūras.

Paraugs tiek iesvērts porcelāna tīģelī un tiek uzsākta desorbcijas fāze.

Šajā fāzē inertas gāzes atmosfērā paraugs tiek sakarsēts līdz vēlamajai temperatūrai, kur tas tiek atbrīvots no apkārtējā vidē uzņemtajiem gaistošajiem savienojumiem – ūdens tvaikiem un citām gāzēm. Augstas temperatūras sorbcijas gadījumā desorbcija notiek pie 750 °C, bet zemas – 150 °C. Kad temperatūra sasniegta, tiek uzsākta nākamā fāze – adsorbcija.

Adsorbcijas fāze notiek ogļskābās gāzes atmosfērā. Šajā fāzē parauga masa pieaug, jo tas, temperatūrai pakāpeniski pazeminoties, adsorbē un absorbē oglekļa dioksīdu no apkārtējās vides. Noteiktā laikā un pie noteiktas temperatūras paraugs ir uzņēmis maksimālo daudzumu ogļskābās gāzes. Augstas temperatūras sorbcijas gadījumā tas notiek pie apmēram 650 °C, bet zemas – pie 25 līdz 75 °C.

Adsorbcijas un desorbcijas temperatūras katram materiālam var būt dažādas.

Adsorbcijas un desorbcijas cikli tiek atkaroti. Tādējādi tiek aplūkota materiāla spēja atkārtoti uzņemt ogļskābo gāzi un kā tā ar laiku krītas.