Cattura della CO2 oceanica

[MarioCPPP]

Sono incappato in questa tecnologia

https://news.mit.edu/2023/carbon-dioxide-out-seawater-ocean-decorbonization-0216

brevetto :
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D2EE03804H

....chloride-mediated electrochemical pH swing...
su elettrodi di argento/bismuto

(ricordo che lo ione cloruro di solito scarica PRIMA
dell'acqua a dispetto del potenziale redox superiore di 0,12
volt, perché rispetto all'ossigeno ha molte meno sovratensioni).


Premesso che non ho idea di quanto sia fattibile la
movimentazione, con ricambio (onde non creare bacini
esauriti), dell'acqua, salvo che in posti adatti dove ci
siano correnti costanti che fanno il lavoro, vorrei giusto
esaminare l'idea


Si tratta di una forma di elettrolisi dell'acqua senza
nessuna elettrolisi, se ho capito bene


Reazione anodica (acidificante) su elettrodo "sacrificale"
temporaneo di Argento / bismuto

Na(+) + Cl(-) + Ag => AgCl (s) + Na(+) + e(-)
l'elettrone viene prelevato dal circuito
Che accade ? Che il potenziale elettrostatico del comparto
anodico aumenta (accumulo di ioni sodio).

SE, dico SE (non ho modo di scaricare l'articolo), la
membrana che separa catodo / anodo è una PEM, impermeabile
al SODIO, allora il comparto anodico deve espellere PROTONI
(acidificando la soluzione dall'altro lato della membrana,
magari un comparto passivo intermedio

Na(+) + H2O => Na(+) + OH (-) + H(+) espulsi
si forma NaOH.
NaOH reagisce chimicamente con i BICARBONATI disciolti nella
salamoia marina formando CARBONATI.


Al comparto catodico dovrebbe verificarsi la reazione

AgCl(s) + e(-) => Ag (s) + Cl(-)

Il potenziale elettrostatico del comparto catodico
diminuisce (accumulo di ioni cloruro).
SE, dico SE, la membrana è impermeabile sia al cloruro sia
agli ossidrilioni, ma solo ai protoni, richiamerebbe H(+)
dall'altro comparto anodico oppure dalla soluzione passiva
intermedia

Formando HCl

HCl reagisce chimicamente con i BICARBONATI disciolti nella
salamoia marina decomponendoli e rilasciando CO2.

HCl + NaHCO3 => NaCl + H2O + CO2 (gas)


La CO2 viene raccolta a pressione ridotta, separatamente dal
resto (= conc).


Ora, IMHO, ripeto non conosco la tecnologia, è sufficiente
applicare tensione lentamente pulsante per invertire i
processi elettrodici appena dal comparto acido la CO2 sia
stata rimossa



Nota 1 : la tensione teorica di esercizio a corrente
tendente a zero è nulla (reazione anodica e catodica sono
inverse), e la tensione reale è dovuta solo alla
POLARIZZAZIONE che si crea a corrente non nulla più le
sovratensioni più la caduta OHMICA del circuito. Non so di
quanti V o frazioni di V si parli (la sovratensione del
cloro su argento è bassa, credo, si amano).


Nota 2 : il realtà questo processo mi pare semplicemente un
modo per CATALIZZARE la decomposizione dei BICARBONATI in
CO2 + CO3(2-) (in CARBONATI E CO2).
Ed è vero che rimuove della CO2 (la metà di quella
presente), ma produrrebbe anche alcalinizzazione dell'acqua.
Per qualche ragione, che ignoro o non so stimare, questa
metodica di spingere il processo è più efficiente del
semplice SCALDARE l'acqua a circa 70° a vuoto, che pure
decompone i bicarbonati in carbonati e CO2. Evidentemente la
via termica, che richiede di scaldare l'intera massa,
richiede più energia (anche se non pregiata), mentre
l'elettrolisi agisce solo su certi soluti (pur usando
energia pregiata).

CAVEAT : ho cercato di IMMAGINARE e ricostruire quel che
avviene avendo solo potuto sbirciare dal buco della
serratura, e nell'abstract non si evince molto. Quindi
magari il funzionamento è tutto diverso.

SE si parlasse di acqua non marina, avrei considerato
l'elettrolisi dell'acqua stessa, ma qui c'è il cloruro ... boh




--
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
MarioCPPP

[Roberto Deboni DMIsr]

On 2023-03-03, MarioCPPP <NoliMihiFran...@libero.it> wrote:
> Sono incappato in questa tecnologia
>
> https://news.mit.edu/2023/carbon-dioxide-out-seawater-ocean-decorbonization-0216
>
> brevetto :
> https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D2EE03804H

Idea interessante:

"The concentrations in oceanwater (on a volumetric basis) are much
higher at 100 mg/L than that in the ambient air (0.77 mg/L),"

Per la sintesi di carburanti sintetici, potrebbe essere una
fonte interessante.

> ....chloride-mediated electrochemical pH swing...
> su elettrodi di argento/bismuto
>
> (ricordo che lo ione cloruro di solito scarica PRIMA
> dell'acqua a dispetto del potenziale redox superiore di 0,12
> volt, perché rispetto all'ossigeno ha molte meno sovratensioni).

8>< ----

"We describe here a new approach based solely on electrochemical
modulation of the pH to initially release the CO2 and then to
alkalize the treated water before it is returned to the ocean."

"The pH of ocean water is currently at about 8.1, and most of the
inorganic carbon exists in the form of bicarbonate and carbonate ions."

"... when the concentration of protons in water increases, the bicarbonate
and carbonate ions re-speciate to molecular CO 2 , which can be then be
stripped under vacuum. After the CO 2 removal process is complete, the
CO2-depleted stream can be re-alkalized before being returned to the ocean."

Teoria di massima. Abbiamo due celle che lavorano in tandem:

Facciamo scendere il pH:

Bi + Cl(-) + H2O --> BiOCl + 2H(+) + 3e(-)

3 x [AgCl + e(-) --> Ag + Cl(-) ]

Nelle more di questo scambio, abbiamo una estrazione di CO2 applicando
il vuoto. Le due celle lavorano a cicli alternati: prima si opera una
cella fino a svuotare l'elettrodo attivo e' svuotato di protoni.
Poi si inverte la polarita', con i protoni che tornano indietro.

Rigenerazione prima di restituire l'acqua al mare, facciamo
salire il pH:

BiOCl + 2H(+) + 3e(-) --> Bi + Cl(-) + H2O

3 x [Ag + Cl(-) --> AgCl + e(-) ]

Pero' abbiamo problemi a muovere "solo" i protoni.
La proposta e' usare come mediatori gli ioni cloro presenti
in alta concentrazione nell'acqua dell'oceano.

Un elettrodo di bismuto:

Bi + Cl(-) + H2O <--> BiOCl + 2H(+) + 3e(-) E(0) = 0,16 V (vs SHE)

Un elettrodo di AgCl per l'altro polo:

AgCl + e(-) <--> Ag + Cl(-)

La prima reazione e' spontanea (si produce elettricita' ?), mentre
la seconda invece va alimentata.
L'energia di cattura della CO2 e' pari a 122 kJ/mol.

> Reazione anodica (acidificante) su elettrodo "sacrificale"
> temporaneo di Argento / bismuto
>
> Na(+) + Cl(-) + Ag => AgCl (s) + Na(+) + e(-)
> l'elettrone viene prelevato dal circuito
> Che accade ? Che il potenziale elettrostatico del comparto
> anodico aumenta (accumulo di ioni sodio).
>
> SE, dico SE (non ho modo di scaricare l'articolo),

Link:

<https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/ee/d2ee03804h>

Supplemento:

<https://www.rsc.org/suppdata/d2/ee/d2ee03804h/d2ee03804h1.pdf>