Mit einem 3D-Drucker können Sie Kohlendioxidfilter herstellen

Apr 24, 2023

Forscher des US-Bundesstaates North Carolina haben gezeigt, dass es möglich ist, Filter zur Kohlendioxidabscheidung mithilfe des 3D-Drucks herzustellen.

Sen Zhang und Jialong Shen, North Carolina State

In einer neuen Studie haben Forscher der North Carolina State University gezeigt, dass es möglich ist, Filter zur Kohlendioxidabscheidung mithilfe des 3D-Drucks herzustellen. Konkret druckten sie ein Hydrogelmaterial, das Carboanhydrase aufnehmen kann, ein Enzym, das eine Reaktion beschleunigt, die Kohlendioxid und Wasser in Bicarbonat umwandelt.

Die in der Fachzeitschrift Gels veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass der 3D-Druck eine schnellere und vielseitigere Methode zur Herstellung von Filterdesigns sein könnte.

„Dieser Herstellungsprozess mit 3D-Druck macht alles schneller und präziser“, sagte der Hauptautor der Studie, Jialong Shen, Assistenzprofessor für Textiltechnik, Chemie und Naturwissenschaften an der NC State. „Wenn Sie Zugang zu einem Drucker und den Rohstoffen haben, können Sie dieses funktionelle Material herstellen.“

In der Studie mischten Forscher des NC State Wilson College of Textiles eine Lösung, die zwei verschiedene organische Verbindungen – oder die Drucktinte – und ein Enzym namens Carboanhydrase enthielt. Anschließend druckten die Forscher fadenförmige Filamente des Hydrogels zu einem zweidimensionalen Gitter, während sie die Lösung beim Drucken mit UV-Licht verfestigten.

„Wir haben das Hydrogel so formuliert, dass es mechanisch stark genug ist, um in 3D gedruckt und auch zu einem Endlosfilament extrudiert zu werden“, sagte Shen. „Die Inspiration für unser Design waren unsere eigenen Zellen, deren Enzyme in unterteilten, mit einer Flüssigkeit gefüllten Räumen verpackt sind. Eine solche Umgebung ist gut, um Enzyme bei ihrer Arbeit zu unterstützen.“

Die Forscher testeten die Eigenschaften des Materials, um zu verstehen, wie gut es sich biegen und verdrehen würde, und untersuchten die Kohlenstoffabscheidungsleistung des Filters. In einem kleinen Experiment fanden sie heraus, dass der Filter 24 % des Kohlendioxids in einem Gasgemisch auffing. Obwohl die Erfassungsrate niedriger ist als bei früheren Designs, hatte der Filter einen Durchmesser von weniger als zwei Zentimetern und konnte größer und in verschiedenen modularen Formen hergestellt werden, um sie in einer hohen Säule zu stapeln . Das könnte die Fangeffizienz steigern, sagten Forscher.

„Um eine höhere Erfassungsrate zu erreichen, müssten wir den Durchmesser des Filters vergrößern oder mehr Filter übereinander stapeln“, sagte Shen. „Wir glauben nicht, dass das ein Problem darstellt. Dies war ein erster Test in kleinem Maßstab, um das Testen zu vereinfachen.“

Die Forscher testeten auch die Filtrationsbeständigkeit des Materials und stellten fest, dass es nach mehr als 1.000 Stunden noch 52 % seiner ursprünglichen Kohlenstoffabscheidungsleistung beibehielt.

„Diese Arbeit befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es neue Möglichkeiten gibt, Materialien für Geräte zur Kohlenstoffabscheidung herzustellen“, sagte die Mitautorin der Studie, Sonja Salmon, außerordentliche Professorin für Textiltechnik, Chemie und Naturwissenschaften an der NC State. „Wir bieten Hoffnung für die CO2-Abscheidung.“

Carboanhydrase-verstärktes UV-vernetztes PEG-DA/PEO-extrudiertes Hydrogel, flexible Filamente und langlebige Gitter zur CO2-Abscheidung; Gele 2023

Von der Natur inspiriert: Elektrobiokatalytische CO₂-Fixierung ersetzt fossile Ressourcen

Die meisten lesen Nachrichten

Originalveröffentlichung

Carboanhydrase-verstärktes UV-vernetztes PEG-DA/PEO-extrudiertes Hydrogel, flexible Filamente und langlebige Gitter zur CO2-Abscheidung; Gele 2023

Themen

Organisationen

Es wurden Mechanismen entdeckt, die zum Ausfall von Lithium-Metall-Festkörperbatterien führen

Der Christel und Herbert W. Roesky-Preis wird zum ersten Mal verliehen

Chemische Analysen im mikroskopischen Maßstab haben gezeigt, dass die Katalysatorzusammensetzung lokal noch stärker variieren kann als erwartet

Die Studie löst ein vierzig Jahre altes Rätsel: Entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Methan in nützliche Chemikalien

Ein Schlüssel zur Arbeit des UVA-Teams war die Überwindung eines Materialmerkmals, das Forscher jahrelang behindert hat

Die neue Methode wird dazu beitragen, die Analyse von Strahlenschäden zu verbessern und bestimmte chemische Reaktionen zu optimieren

Wie Mikroorganismen tief im Meeresboden Erdöl unschädlich machen

Diese Erkenntnis fördert nachhaltigere und effizientere Prozesse in der chemischen Industrie

Wie Bakterien Elektrizität und Kohlendioxid nutzen, um nützliche Chemikalien herzustellen

Forscher der Ben-Gurion-Universität entdecken neues Prinzip in der Optik

Neues Dämmmaterial ist weitaus effektiver als Optionen wie Styropor

Forscher entdeckten, dass es auf molekularer Ebene Ähnlichkeiten zwischen bakteriellen Superbakterien und Unkräutern gibt

Die Entwicklung der Wasserstoffspeicherung in Kohlebergbaugemeinden könnte neue wirtschaftliche Möglichkeiten eröffnen

Neuer Ansatz stellt einen Paradigmenwechsel bei der Anwendung mechanochemischer Prozesse in der organischen Chemie dar

Das Verfahren liefert höhere Erträge und ist möglicherweise kostengünstiger und umweltfreundlicher als aktuelle Methoden

Verpassen Sie ab sofort nichts mehr: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labortechnik und Verfahrenstechnik bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchennews, Produkthighlights und Innovationen – kompakt und leicht verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.

„Die Luft enthält enorm viel Elektrizität“

Forschungsprojekt in Deutschland zielt darauf ab, die Stabilität dieses neuartigen Batterietyps zu verbessern

Die von CSIC-Wissenschaftlern durchgeführte Studie legt den Grundstein für das Verständnis der Mechanismen bestimmter unkonventioneller supraleitender Materialien

Neuer Elektrolyt für Lithium-Ionen-Batterien bewährt sich gut in kalten Regionen und Jahreszeiten

Diese Forschung dürfte weitreichende Auswirkungen haben: Sie ermöglicht es Wissenschaftlern, wertvolle Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zu knüpfen, die in der pharmazeutischen und agrochemischen Industrie und darüber hinaus verwendet werden

Das Verfahren liefert höhere Erträge und ist möglicherweise kostengünstiger und umweltfreundlicher als aktuelle Methoden

Geplanter Bau einer Demonstrationsproduktionsanlage wird mit 5 Millionen Euro gefördert

Umweltfreundliche Beschichtung könnte Plastikverpackungen ersetzen

Mechanisch angetriebene Reaktionen laufen völlig ohne Lösungsmittel ab: Dieses nachhaltige Verfahren soll nun zur Marktreife gelangen

Wäre die größte Quelle für recyceltes Lithium in Batteriequalität sowie recyceltes Nickel und Kobalt in Europa

Neue Charakterisierungsmethoden ermöglichen eine genaue Beurteilung und Vorhersage der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt

Klein wie ein Bonbon: Wasserdichter IoT-Sensor misst zuverlässig die Eigenschaften von Flüssigkeiten auch an schwer zugänglichen Stellen

Eine Studie unter Beteiligung von IDAEA und IGME lokalisiert organische Schadstoffe, die durch menschliche Aktivitäten in Binnen- und Küstengewässern des gefrorenen Kontinents entstehen

Die Verbesserung des Flüssigkeitsflusses in nasenartigen Kammern kann die Erkennung schädlicher Chemikalien verbessern

Neue Plattform hat das Potenzial, Fortschritte bei senolytischen Anti-Aging-Wirkstoffen und der Langlebigkeitsforschung voranzutreiben

Das Verständnis der Ursache einer ungleichmäßigen Extraktion beim Zubereiten von Espresso kann das Getränk verbessern und durch eine effizientere und nachhaltigere Nutzung des Kaffees erhebliche finanzielle Einsparungen ermöglichen

Bacillus subtilis ist in vielen Branchen bereits unverzichtbar und viele weitere Innovationen werden erwartet

Ein weiterer Schritt weg von der Farm

Einer von Cornell geleiteten Zusammenarbeit gelang es, einen schwer fassbaren Mechanismus zu identifizieren, der die Verschlechterung von Natriumionenbatterien auslösen kann

cis-Tetrahydrocannabinoide können nun synthetisch hergestellt werden, was pharmazeutische Anwendungen ermöglicht

Studie der Universität Bonn untersucht, wie die Art der Verpackung die Kaufabsicht beeinflusst

Mit dieser Akquisition erweitert Verder Scientific sein Portfolio um Auflösungs- und Tablettentestgeräte für den Pharma- und Life-Science-Bereich

Mind Power: Verbesserungen ohne Medikamente

Das Unternehmen war zuvor mit PerkinElmer, Inc. verbunden.

„Quantencomputing gilt als der nächste technologische Durchbruch, der große Auswirkungen haben wird, und es wird angenommen, dass die Pharmaindustrie zu den ersten Branchen gehört, die von diesem Fortschritt profitieren.“

Klein wie ein Bonbon: Wasserdichter IoT-Sensor misst zuverlässig die Eigenschaften von Flüssigkeiten auch an schwer zugänglichen Stellen

Forscher entschlüsseln den Zusammenhang zwischen der Proteinaufnahme über die Nahrung und einer verbesserten Stoffwechselgesundheit bei Mäusen

Diese Innovation ist bereit, einen Paradigmenwechsel in unserem Ansatz zur Untersuchung biologischer Systeme mit bisher beispielloser Detailliertheit einzuleiten

Studie wirft Licht auf die mysteriöse Entwicklung von DNA-Ringen

Sie optimieren die Signaleffizienz!

Die Erkenntnisse sind für die Behandlungsplanung interessant

Das FlourWorld Museum schlägt ein neues Kapitel auf

„Mit unserem speziell entwickelten Algorithmus sind wir dreimal schneller“

Die Freude am Essen – aber wann ist sie genug?

„AFM-Technologie hat das Potenzial, herkömmliche Biomarker-Tests zu ergänzen und die Früherkennung von Alzheimer zu verbessern.“