Conform ScienceDaily, anumite configurații ale grupărilor de azot permit eliberarea CO2 la temperaturi sub 60 °C, ceea ce face posibilă utilizarea căldurii reziduale din procese industriale, în locul unor surse energetice costisitoare.

Captarea CO2 înainte ca acesta să ajungă în atmosferă reprezintă o metodă esențială pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, soluțiile actuale sunt limitate de costuri ridicate și eficiență redusă. De exemplu, metoda industrială bazată pe soluții lichide cu amine necesită încălzirea peste 100 °C pentru a elibera CO2 și a reutiliza soluția, ceea ce crește semnificativ consumul de energie.

Viciazite, materiale de carbon cu structură controlată

Materialele solide pe bază de carbon sunt considerate o alternativă mai eficientă, datorită costurilor mai mici și suprafeței mari care permite captarea CO2. Totuși, în metodele clasice, grupările de azot sunt distribuite aleatoriu, ceea ce face dificilă optimizarea performanței.

O echipă de cercetare de la Chiba University a dezvoltat un nou tip de material denumit „viciazite”. Acesta este proiectat astfel încât atomii de azot să fie poziționați controlat, unul lângă altul.

Cercetătorii au realizat trei variante: prima include grupări primare amine (-NH2) adiacente, obținute printr-un proces în trei etape, cu o selectivitate de 76%, iar celelalte două variante includ azot de tip pirolitic (descompunerea termică a resturilor organice la temperaturi foarte înalte, de aproximativ 480-500°C), cu selectivitate de 82%, și azot de tip piridinic, cu selectivitate de 60%.

Eliberarea CO2 la temperaturi sub 60 °C

Testele au arătat diferențe clare între materiale. Variantele cu grupări -NH2 și azot pirolitic au captat mai mult CO2 decât fibrele de carbon netratate, în timp ce configurația cu azot piridinic nu a adus îmbunătățiri semnificative.

Cea mai importantă observație este legată de temperatura necesară pentru eliberarea CO2. Evaluarea performanței a arătat că, în materialele de carbon în care grupările NH2 sunt introduse în poziții adiacente, cea mai mare parte a CO2 adsorbit este eliberată la temperaturi sub 60 °C. Prin combinarea acestei proprietăți cu căldura reziduală industrială, ar putea fi posibilă realizarea unor procese eficiente de captare a CO2, cu costuri operaționale semnificativ reduse.

Materialul care conține azot pirrolic necesită temperaturi mai ridicate pentru eliberarea CO2, dar ar putea oferi o stabilitate mai bună pe termen lung datorită structurii chimice.

Rezultatele arată că poziționarea controlată a atomilor de azot oferă o direcție clară pentru dezvoltarea unor materiale mai eficiente pentru captarea CO2. Mai mult, aceste materiale ar putea fi utilizate și pentru eliminarea ionilor metalici sau ca materiale catalitice, datorită proprietăților ajustabile ale suprafeței.