Los científicos de la Universidad de Rice han encontrado una manera de mejorar sus sorbentes a base de asfalto para capturar dióxido de carbono de los pozos de gas: simplemente agregue agua.
El laboratorio de Rice del químico James Tour descubrió que el tratamiento de granos de asfalto de Gilsonita de bajo costo con agua permite que el material adsorba más de dos veces su peso en el gas de efecto invernadero. El asfalto tratado selecciona dióxido de carbono sobre metano valioso en una proporción de más de200 a 1.
El material funciona bien a temperatura ambiente y bajo las presiones que generalmente se encuentran en las cabezas de los pozos. Cuando la presión disminuye, el material libera dióxido de carbono, que luego puede almacenarse, venderse para otros usos industriales o bombearse de vuelta al fondo del pozo.
La investigación aparece este mes en Energía natural .
El gas natural en la boca del pozo generalmente contiene entre 3 y 7 por ciento de dióxido de carbono, pero en algunos lugares puede contener hasta un 70 por ciento. Los productores de petróleo y gas tradicionalmente usan una de dos estrategias para secuestrar dióxido de carbono: físicamente mediante el uso de membranas osorbentes sólidos como zeolitas o carbonos porosos, o químicamente mediante filtración con amina líquida, un derivado de amoníaco.
Pero ambos métodos tienen inconvenientes. Los filtros físicos tienen dificultades para diferenciar entre dióxido de carbono y moléculas de metano, que son casi idénticas en tamaño 3.3 a 3.8 angstroms y polarizabilidad importante para las características de unión. Los enfoques químicos tienen una mejor selectividad peroson más caros y corrosivos, y requieren un gran aporte de energía y grandes equipos. A pesar de su alta selectividad, las aminas capturan solo el 13 por ciento en peso de dióxido de carbono y necesitan vapor sobrecalentado para reciclar el sistema de filtración, dijo Tour, mientras que el equipo de Riceel sistema captura más del 200 por ciento en peso y no se necesita una fuente térmica.
Dijo que el nuevo material de Rice presenta la selectividad de las aminas, una absorción mucho mayor de dióxido de carbono y ningún requerimiento térmico. Recubrir las superficies de los poros con agua agrega absorción química débil y alta selectividad mientras retiene la fuerte adsorción física del material.
"Esto se conoce como un sistema de adsorción por oscilación de presión, que es fácil de implementar debido a su pequeño tamaño, y no hay necesidad de calefacción ya que funciona con la presión inherente en el pozo de gas", dijo Tour.
El agua en Gilsonite forma un hidrato dentro de las microestructuras de los poros que aumenta en gran medida la selectividad de unión del dióxido de carbono sobre el metano, según los investigadores. Mientras que los microporos de los granos, a 23 angstroms, son mucho más grandes que las moléculas objetivo, la adición de aguaaprieta los poros y disminuye el volumen de poros a través del cual deben viajar las moléculas. La Gilsonita preparada tiene una superficie de 4.200 metros cuadrados por gramo, por lo que agregar agua todavía deja mucho espacio para capturar dióxido de carbono, dijo Tour.
Durante múltiples ciclos de prueba a diversas presiones y temperaturas entre la congelación y los 50 grados centígrados, la degradación del material fue despreciable. Los investigadores encontraron que aproximadamente el 1 por ciento del peso del contenido de agua se perdió durante el ciclo, pero determinaron el contenido de agua del gas naturalprobablemente reemplazaría eso.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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