Biobased Materials for Direct Air Capture - An investigation into CO2 adsorption capacity of protein sorbents

Sammanfattning

Ökande atmosfäriska koncentrationer av koldioxid (CO2) är en viktig bidragande faktor till klimatförändringar, vilket uppmärksammar teknologier såsom direkt luftavskiljning (DAC) och behovet av effektiva, hållbara och förnybara sorbentmaterial. Utöver de sorbenter som för närvarande används kommersiellt finns ett växande intresse för alternativ som är kostnadseffektiva, energieffektiva och oberoende av fossila resurser. Denna studie undersöker biobaserade alternativ genom att producera skum från veteglutenpulver och potatisprotein erhållet från potatisjuice, båda rikligt förekommande biprodukter från stärkelseindustrin. Proteinskum bereddes genom frystorkning vid olika kylhastigheter för att skapa porösa strukturer, och modifierades därefter med förgrenad polyetylimin (PEI) genom blandning och impregnering för att introducera ytterligare aminogrupper. Adsorptionskapaciteten jämfördes med den kommersiella sorbenten Lewatit VP OC 1065. Gluten-skum visade finare och mer sammanhängande porstrukturer samt högre termisk stabilitet, medan potatis-skum var mer sprött med större och mindre enhetliga porer. Snabbfrysning gav ett tätare och finare pornätverk i gluten-skum, medan potatis-skum förblev sprött och oregelbundet. Inga betydande förändringar i proteinernas sekundära struktur observerades efter värmebehandling, men mikrostrukturen påverkades och visade sammanslagna och kollapsade porer, med mer uttalade förändringar i potatis än i gluten. Trots framgångsrik framställning och modifiering visade varken de omodifierade eller PEI-funktionaliserade skumen mätbar CO2-upptagning under DAC-relevanta förhållanden. Dessa resultat indikerar att även om proteinmatriser kan formas till porösa stöd och kemiskt modifieras, krävs ytterligare studier för att optimera funktionaliseringsmetoder och utvärdera deras potential som förnybara sorbenter för DAC.