Углекислый газ действует как фактор, способный изменить климат, но на самом деле метан является гораздо более мощным парниковым газом. Команда Массачусетского технологического института продемонстрировала новый способ удаления метана из воздуха даже при очень низких концентрациях с помощью обычного типа глины, используемой для изготовления наполнителя для кошачьих туалетов.
Метан выбрасывается в больших количествах в результате сельского хозяйства, добычи угля, таяния вечной мерзлоты, а также в качестве побочного продукта при переработке и транспортировке природного газа.
По сравнению с углекислым газом метан в 81 раз более эффективно удерживает тепло в атмосфере в первые 20 лет своего существования и в 27 раз более эффективно за целое столетие. Это означает, что улавливание и удаление метана должно быть ключевой частью стратегий по смягчению последствий изменения климата.
И теперь у исследователей Массачусетского технологического института может быть многообещающий новый подход с использованием цеолитовых глин — обычных пористых минеральных структур, которые часто используются в качестве коммерческих адсорбентов. Команда ученых обнаружила, что при обработке цеолита медью материал стал очень эффективно вытягивать метан из окружающего воздуха.
Чтобы проверить эту идею в лаборатории, исследователи поместили частицы цеолита, обработанного медью, в реакционную трубку и пропустили через нее воздух, содержащий различные концентрации метана.
Уровни метана варьировались от двух частей на миллион (ppm) до двух процентов концентрации, что, по словам команды, охватывает диапазон уровней метана в окружающем воздухе. Реакционную трубку также нагревали до различных температур, чтобы ускорить процесс.
И действительно, цеолит смог захватить и преобразовать 100 процентов метана в трубке при нагревании до 310 °C. Это намного холоднее, чем требуют другие методы улавливания метана, и работает при гораздо более низких концентрациях, что может помочь новой технике работать практически в реальном мире.
Но есть, конечно, загвоздка — метод превращает метан в углекислый газ. Превращение одного парникового газа в другой далеко не идеальная конструкция, но исследователи говорят, что выгода все равно будет.
Конверсия половины атмосферного метана (и без того сложная задача) добавит лишь около 0,2 процента сегодняшнего атмосферного CO2, но даст 16-процентную экономию с точки зрения потепления.
Другие типы цеолитов использовались в прошлых исследованиях для улавливания метана, но с преимуществами работы при комнатной температуре и преобразования газа в полезный метанол. Однако на самом деле они работали только с природным газом, основным компонентом которого является метан, а не с атмосферным воздухом, поэтому они больше подходят для остановки утечек метана в источнике, чем для удаления газа из атмосферы.
Исследователи говорят, что наиболее многообещающим местом для первого использования нового катализатора будут угольные шахты и коровники, которые часто содержат концентрированные карманы метана.
Технологические требования к этим местам будут относительно простыми, и их можно было бы интегрировать в существующие системы циркуляции воздуха.
Тем не менее, конечно, есть еще много препятствий, которые необходимо преодолеть, прежде чем этот метод сможет стать жизнеспособным, включая то, как заставить воздух более эффективно проходить через глиняный материал.
Исследователи получили грант в размере 2 миллионов долларов для разработки технологии в оборудование, которое можно испытать на шахтах и фермах.