Cмеси на основе холина и аминов и могут стать более эффективной альтернативой существующим методам поглощения углекислого газа. Такой вывод сделали ученые из Института химии растворов РАН по итогам исследования, результаты которого опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
Самым распространенным способом улавливания углекислого газа является использование моноэтаноламина — бесцветной жидкости с легким аммиачным запахом, которая хорошо поглощает CO2, а при нагревании высвобождает его обратно. Такой метод не лишен недостатков: оборудование под действием подобных реакций подвергается коррозии, а для восстановления и повторного использования растворителя требуется много тепловой энергии.
Альтернативой являются эвтектические растворители — нетоксичные и нестабильные смеси из двух и более компонентов, между которыми есть водородная связь. В роли одного из таких компонентов часто выступает хлорид холина — биосовместимая и биоразлагаемая соль, тогда как другие компоненты можно менять, «настраивая» физические и химические свойства смеси.
Ученые из Института химии растворов РАН попытались установить, насколько эффективно смесь хлорида холина с аминами и амидами (азотсодержащими органическими соединениями) может улавливать углекислый газ. Для этого авторы смешали хлорид холина, амины или амиды, а затем грели и перемешивали полученную смесь при температуре 70°С. Готовые растворы по очереди помещали в экспериментальную ячейку, куда порциями подавался углекислый газ. По тому, как менялась масса эвтектических смесей, авторы определяли, сколько CO2 каждая из них поглотила.
Эксперименты показали, что смеси, содержащие амины, в 50 раз лучше улавливают углекислый газ, чем растворители с амидами. Причина заключалась в том, что растворители на основе холина и аминов вступают в химическое взаимодействие с CO2, образуя стабильные промежуточные продукты. Растворители с амидами, напротив, только физически растворяют углекислый газ: в этом случае новых соединений не образуется, а между растворителем и газом формируются только слабые ван-дер-ваальсовые взаимодействия.
«Смесь хлорида холина с одним из аминов по эффективности сопоставима с водными растворами аминов, но более экологична и требует меньших энергетических затрат на регенерацию поглотителя. В дальнейшем мы планируем продолжить поиск еще более эффективных смесей для улавливания углекислого газа из источников выбросов», — цитирует Российский научный фонд доктора химических наук Аркадия Колкера.
