coal_liza

Category:

Превращение CO2 в топливо

Экологи продолжают борьбу с выбросами углекислого газа, генерируемого деятельностью человека, хоть спор о том, виноват ли CO2 в изменении климата, по-прежнему не решен. Например, в Исландии парниковые газы «упаковывают» под землей: там он обретает твердую форму, вступая в химическую реакцию с вулканическими базальтовыми породами. В Швейцарии создали установку, которая «поедает» углекислый газ, всасывая его из воздуха, чтобы затем выпускать его в нужном месте, к примеру, в теплицах на сельскохозяйственных предприятиях для стимулирования роста овощей.

Ученые из Нидерландов предложили использовать процесс электровосстановления CO2 для производства широкого спектра полезных продуктов буквально из воздуха. Это позволит сократить выбросы углекислого газа в разы. Руководитель исследовательской группы Мин Ма (Ming Ma) поясняет: улавливание и использование углерода принесло бы больше пользы, чем широко распространенное сегодня улавливание и хранение углерода. Последний процесс включает в себя выделение CO2 из промышленных и энергетических источников, транспортировку к месту хранения и долгосрочную изоляцию. Предполагается, что такая стратегия помогает бороться с глобальным потеплением, а также загрязнением окружающей среды.

Однако улавливание и использование углерода имеет гораздо большие перспективы. Оно подразумевает электрохимическое восстановление CO2 до различных веществ (от спиртов до топлива).

По словам ученых, диоксид углерода (CO2) можно превратить в монооксид углерода (CO, он же угарный газ), метан (CH4), этилен (C2H4) и даже жидкие продукты, такие как муравьиная кислота (HCOOH), метанол (CH3OH) и этанол (C2H5OH).

Углеводороды с высокой плотностью энергии можно использовать в качестве топлива, а также в качестве исходного сырья в процессе Фишера-Тропша. Это химическая реакция, которая применяется в промышленности для превращения монооксида углерода (CO) и водорода (H2) в различные жидкие углеводороды, такие как метанол или синтетическое топливо (например, дизельное).

Мин Ма и его коллеги исследовали, что происходит на наноуровне, когда в процессе электровосстановления CO2 участвуют различные металлы. В результате ученые пришли к выводу, что можно производить любой продукт на основе углерода или его комбинаций с другими веществами в любом желаемом соотношении. К примеру, при использовании смеси платины и золота можно в относительно больших количествах получать муравьиную кислоту (HCOOH), которая может найти применение в топливных элементах.

Ученые из Института катализа имени Борескова в Новосибирске также придумали способ переработки атмосферного углекислого газа в синтетическое газовое топливо.

Как сообщает издание Сибирского отделения РАН «Наука в Сибири», идея новосибирских ученых заключается в том, что углекислый газ предлагается брать непосредственно из воздуха, вместо того чтобы поглощать из дыма тепловых электростанций, работающих на углеводородном топливе.

Первый этап такого процесса — электролиз воды, в результате которого выделяются водород и кислород, причем последний возвращается назад в атмосферу. А чтобы собрать газ из воздуха, ученые разработали специальный материал — сорбент — на основе оксида алюминия, пропитанного карбонатом калия. Материал «впитывает» газ подобно губке. При нагревании материал отдает углекислый газ, который взаимодействует с водородом в присутствии катализатора, в результате чего получается метан. Получаемое таким образом топливо, по словам разработчиков, можно использовать для обогрева помещений или заправки транспортных средств.

Американские инженеры тоже предложили получать топливо из углекислого газа. Группа инженеров из MIT под руководством Сяо-Ю Ву (Xiao-Yu), Рональда Крейна (Ronald C. Crane) и Ахмеда Гониема (Ahmed Ghoniem) разработала мембранную методику переработки углекислого газа в моноксид углерода, который можно использовать как топливо и сырье для химической промышленности.

Мембрана не пропускает моноксид углерода и другие газы — только кислород. Пропуская через такую мембрану продукты реакции термического разложения углекислого газа, можно получать кислород и газовую смесь с высокой концентрацией CO. Эту смесь можно использовать как топливо саму по себе или в смеси с водородом; возможно также использование в химической промышленности для получения метана, метанола и других видов топлива. В лаборатории ученые уже опробовали некоторые из перечисленных подходов.

Процесс получения CO из CO2 остается энергозатратным, но авторы разработки предлагают устранить этот недостаток, устанавливая мембраны непосредственно на установках, в которых в больших количествах сжигается углеводородное топливо; тогда энергия, необходимая для реакции, будет поступать непосредственно от реактора. Гонием описывает возможность применения мембраны на электростанциях, которые работают на природном газе. Основной продукт его сжигания — углекислый газ, поэтому ученые предлагают делить природный газ на два потока. Газ первого потока сжигать для получения электроэнергии и направлять образовавшийся CO2 в камеру для разложения на CO и O2, а газ второго потока использовать для связывания кислорода. Такой метод может снизить выбросы углекислого газа в атмосферу.

Все вышеописанные технологии требуют доработки, и ученые ищут наиболее эффективные решения, ведь перспектива превращения углекислого газа в полезные продукты выглядит привлекательнее, чем его захоронение.

По материалам:

https://www.vesti.ru/doc.html?id=2933579&cid=2161

http://www.ntv.ru/novosti/1941420/

https://news.rambler.ru/scitech/38539226-amerikanskie-inzhenery-predlozhili-poluchat-toplivo-iz-uglekislogo-gaza/?updated

https://www.vesti.ru/doc.html?id=2760348&cid=2161

https://www.vesti.ru/doc.html?id=2763817&cid=2161

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic