3D 프린팅으로 이산화탄소 포집 필터 제작 가능

3D 프린팅을 사용하는 이러한 제조 공정은 모든 것을 더 빠르고 정확하게 만듭니다.

지난 반세기 동안 인위적인 CO2 배출로 인해 대기 CO2 수준이 급격히 증가했습니다. 이는 온실효과를 악화시키고 지구 온난화를 초래합니다. 따라서 중요한 점오염원에서 CO2 배출을 제거하는 것은 기후 변화 위기에 대처하기 위한 가장 중요한 완화 조치 중 하나입니다.

최근 연구에서 노스캐롤라이나 주립대학교의 과학자들은 3D 프린팅을 사용하여 이산화탄소 포집 필터를 만들 수 있음을 보여주었습니다. 그들은 특히 이산화탄소와 물을 중탄산염으로 빠르게 전환시키는 효소인 탄산탈수효소를 함유할 수 있는 하이드로겔 물질을 만들었습니다.

이번 연구의 주 저자이자 NC State의 섬유 공학, 화학, 과학 연구 조교수인 Jialong Shen은 "3D 프린팅을 사용하는 이 제조 공정은 모든 것을 더 빠르고 정확하게 만듭니다. 접근 권한이 있다면 이 기능성 소재를 만들 수 있습니다."라고 말했습니다. 프린터와 원자재에."

과학자들은 두 가지 서로 다른 유기 화합물(또는 인쇄 "잉크")과 탄산탈수효소라고 불리는 효소를 함유한 용액을 혼합했습니다. 그런 다음 그들은 실 모양의 하이드로겔 필라멘트를 2차원 격자로 인쇄했습니다. 동시에 그들은 인쇄된 대로 UV 광선으로 용액을 응고시킵니다.

하이드로겔은 연속 필라멘트로 압출되도록 설계되었으며 3D 프린팅이 가능할 만큼 기계적으로 견고합니다. 액체로 채워져 있고 액체로 채워져 있는 구획화된 영역에 효소를 포함하고 있는 우리의 세포가 우리 디자인의 모델이 되었습니다. 이와 같은 환경은 효소 활동을 활성화하는 데 이상적입니다.

필터의 탄소 포집 효과를 조사했으며, 과학자들은 재료의 특성을 평가하여 필터가 얼마나 잘 휘고 비틀릴지 결정했습니다. 소규모 실험에서 그들은 필터가 가스 조합에서 이산화탄소의 24%를 걸러내는 것을 발견했습니다. 필터의 직경은 1인치(2센티미터) 미만이었습니다. 이전 설계에서 달성한 것보다 캡처 속도가 낮더라도 더 크게 만들고 다른 모듈 형태로 높은 기둥에 쌓을 수 있습니다. 그러면 캡처 효율성이 향상될 수 있습니다.

Shen은 "더 높은 캡처 속도를 얻으려면 필터의 직경을 더 크게 만들거나 더 많은 필터를 서로 쌓아야 합니다. 우리는 그것이 문제라고 생각하지 않습니다. 이것은 작은 규모의 초기 테스트였습니다. 테스트 용이성을 위해 규모를 조정하세요."

여과 내구성 측면에서 이 소재는 1,000시간 이상 경과 후 초기 탄소 포집 성능의 52%를 달성하는 것으로 나타났습니다.

이번 연구의 공동 교신저자이자 노스캐롤라이나주립대학교 섬유공학, 화학, 과학 부교수인 Sonja Salmon은 "이 연구는 아직 초기 단계이지만 우리의 연구 결과는 탄소 포집 장치용 재료를 만드는 새로운 방법이 있음을 시사합니다."라고 말했습니다. 우리는 탄소 포집에 대한 희망을 제시하고 있습니다."

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