阿拉伯聯(lián)合酋長國的研究人員開發(fā)并驗證了一種工具，用于評估新開發(fā)的用于燃燒后CO?2捕獲的吸附劑的潛在性能和經(jīng)濟可行性。該工具由哈利法科技大學的AhmedAlHajaj、LourdesVega及其同事開發(fā)，將分子模擬與動態(tài)過程模型相結(jié)合。分子模擬生成分子水平的吸附數(shù)據(jù)，用于篩選材料，而動態(tài)過程模型同時優(yōu)化操作條件并提供技術(shù)經(jīng)濟分析。
AlHajaj解釋說，目前“大多數(shù)這些材料僅在實驗室規(guī)模和有限的操作條件下進行評估，不知道它們在工業(yè)條件下的實際表現(xiàn)如何。”?一般來說，只有更成熟的沸石吸附劑在中試規(guī)模上進行了廣泛的測試。用于評估吸附劑的現(xiàn)有模型通常未能正確考慮設(shè)備的大小、操作變量和成本，導致工藝放大后性能的不一致。
為了克服之前模型的局限性，Khalifa團隊考慮了非貨幣化的關(guān)鍵性能指標，包括捕獲的CO?2純度、回收的CO?2數(shù)量和捕獲過程所需的能量。這些與貨幣化指標（例如CO?2捕獲和壓縮成本）相結(jié)合，以全面了解吸附劑在工業(yè)規(guī)模上用于碳捕獲的適用性。’目的是以預測的方式研究一種材料分別滿足美國能源部90%和95%回收率和純度目標的能力，以及在工業(yè)規(guī)模水平上的權(quán)衡，而無需進行實驗性實施來測試它們，”Vega說。
為了證明多尺度模型的實用性，該團隊用它來評估五種吸附材料，其中包括碳基吸附劑、傳統(tǒng)沸石和金屬有機骨架(MOF)。然后，他們在商業(yè)規(guī)模的碳捕獲系統(tǒng)中用干煙氣測試了這些材料。在所研究的吸附劑中，MOFUTSA-16的性能與工業(yè)中廣泛使用的傳統(tǒng)沸石13X一樣好。然而，由于與合成MOF相關(guān)的成本，沸石13X仍然是性能最好的低成本材料。
英國謝菲爾德大學可持續(xù)能源和資源工程專家KyraSedransk?Campbell評論說，該方法正在“解決這個問題，在某種程度上，制造一種驚人的材料不一定會轉(zhuǎn)化為工業(yè)——規(guī)模，這是非常有用的……這些方法肯定會引起許多工業(yè)研發(fā)部門的共鳴，作為建立材料和技術(shù)可行性的機制。
