Descrizione del progetto
Indagare sulla cattura di CO2 su adsorbenti di silice porosa
Dopo aver raggiunto il record di 32,5 gigatonnellate nel 2017, le emissioni globali di CO2 derivanti dalla combustione di combustibili fossili continuano ad aumentare. L’adsorbimento è considerato una tecnologia valida per ridurre le emissioni di CO2. Per via del suo basso costo di rigenerazione, la silice porosa amminomodificata è il materiale adsorbente di CO2 più promettente per sostituire la decennale tecnologia di lavaggio con ammina liquida. Tuttavia, le conoscenze su scala molecolare del processo di adsorbimento di CO2 da parte della silice porosa amminomodificata rimangono vaghe, ostacolando il progresso nella progettazione di sorbenti migliorati. Il progetto NMR4CO2, finanziato dall’UE, risponde a questa esigenza, utilizzando per la prima volta lo stato dell’arte della risonanza magnetica nucleare potenziata in superficie per studiare la chimica dei gas acidi (principalmente CO2) adsorbiti su silice porosa amminomodificata e delle interfacce gas-solidi utilizzando miscele di gas industriali simulate.
Obiettivo
Reaching a historic high of 3Reaching a historic high of 32.5 gigatonnes in 2017, global carbon dioxide emissions from fossil fuels combustion continue to increase. CO2 removal technologies are part of the solution to tackle this crucial environmental challenge. Because of their lower regeneration cost, amine-modified porous silicas (AMPS) are the most promising CO2-adsorbents for replacing the decades-old liquid amine scrubbing technology. AMPS are “moisture-tolerant” and selectively chemisorb CO2 from low-concentration mixtures, important features for operating under large-point CO2 emission source conditions.
The nature of CO2 species formed on AMPS surfaces determines the gas adsorption capacity/kinetics, selectivity, stability, and regenerability. However, a molecular-scale understanding of the CO2-AMPS adsorption process remains elusive, hindering our ability to design improved sorbents. NMR4CO2 aims to fill in this gap, engaging for the first time state-of-the-art surface-enhanced ex- and in-situ solid-state NMR (SSNMR) to study the chemistry of acidic gases (mainly CO2) adsorbed on AMPS, and the gas-solid interfaces, using simulated industrial gas mixtures. The project combines the expertise of spectroscopists, chemists, and engineers to tackle these challenges.
NMR4CO2 encompasses the design of novel SSNMR methods to study the kinetically- and thermodynamically-driven CO2-AMPS adsorption process, comprising in-situ flow NMR, dynamic nuclear polarization NMR, and isotopically-labeled gas mixtures. Important outcomes include: i) identification of competing CO2 chemisorption pathways; ii) effect on CO2 speciation of textural properties, amine type, inter-amine spacing, and amine-support cooperative effects; iii) real-time monitoring of acid gas speciation in multiple adsorption/desorption cycles; iv) identification of sorbent deactivation species; v) effect of pressure on CO2 speciation and vi) improvement of AMPS sorbent properties by synthetic modification.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
3810-193 Aveiro
Portogallo