Новое в клипарте

Человечество находится на пороге создания революционной технологии рециркуляции углекислого газа

Человечество находится на пороге создания революционной технологии рециркуляции углекислого газа

Миллиарды метрических тонн диоксида углерода (СО2), которые мы ежегодно выбрасываем в атмосферу, усиливают растущую угрозу климатических изменений. С помощью электричества, воды и различных катализаторов ученые могут расщеплять СО2, превращая его в монооксид углерода СО и метан, а затем преобразовывать их в более сложные виды углеводородного топлива, такие как бутан.

Человечество находится на пороге создания революционной технологии рециркуляции углекислого газа

В настоящее время исследователи полагают, что мы, возможно, находимся на пороге революционного события – создания технологии рециркуляции СО2. Углекислый газ с электростанций, а возможно даже и непосредственно из атмосферы, будет поступать на переработку и превращаться в топливо, говорится в статье, опубликованной на днях в журнале Joule.

Корреспондент издания Science побеседовал с одним из авторов исследования, аспирантом-материаловедом Филом Де Луна из университета Торонто в Канаде, о том как происходит рециркуляция СО2 , а также о будущем этих технологий.

— Для чего нужна химическая переработка углекислого газа?

— Развитый мир уже в течение многих лет производит гигантские объемы СО2 , легкомысленно выбрасывая его в атмосферу, и здесь кроются большие возможности. Я могу представить себе тот день, когда весь энергетический комплекс будет работать на возобновляемых источниках энергии, а все углеводородные продукты – перерабатываемые пластмассы, топливо, необходимое для продолжительного хранения энергии и отопления жилых помещений в зимнее время – все это будет получено в результате конверсии СО2.

И когда это произойдет, углекислый газ превратится в средство хранения возобновляемой энергии в химической форме в течение долгого времени, средство, для которого характерна высокая стабильность. И это является в определенном смысле нашей целью – превратить углекислый газ из отходов, загрязняющих атмосферу, в универсальный энергоноситель.

— Каково происхождение идеи конверсии углекислого газа?

— Идея связана с искусственным фотосинтезом: поскольку природа способна комбинировать солнечный свет, углекислый газ и воду, создавая из них пищу, мы пытаемся создать инженерные устройства, которые будут потреблять СО2, возобновляемую энергию и воду, преобразуя все это в топливо, то есть продукты с большей добавленной стоимостью.

— Как эта технология превращает СО2 в топливо?

— Это своего рода противоположность топливной батарее. Там есть катод и анод. На аноде вода разделяется на протоны и газообразный кислород, а на катоде СО2 химически расщепляется до других химических веществ, обладающих добавленной стоимостью, таких как монооксид углерода СО, метан и этилен. Таким образом, мы загружаем в условную установку молекулы СО2, протоны и электроны (полученные за счет воды и электроэнергии) и электрохимическим способом преобразуем их.

— Похоже, вы можете таким образом синтезировать множество различных молекул. Как вы решаете, какие из них следует создавать?

— Мы подошли с точки зрения экономики и проанализировали все виды углеводородного топлива, которые потенциально можно получить из СО2. Хотя молекулы с большим числом атомов углерода обладают большей удельной энергоемкостью, в процессе их получения также расходуется большее количество энергии. Таким образом, для нынешней технологии, которой мы обладаем, гораздо целесообразнее получать молекулы с меньшим количеством атомов углерода, такие как этилен или монооксид углерода, а затем модифицировать их с использованием других процессов.

— Эта технология уже готова к применению?

— Расширение масштабов и технологический прогресс, которые наблюдаются на протяжении последних нескольких лет, на самом деле совершенно потрясающие. Что же касается того, насколько мы близки к полномасштабному промышленному применению этой технологии, на мой взгляд, речь идет о 5-10 годах.

— Какие другие методы могут быть использованы для переработки углекислого газа в будущем?

В процессе фотохимического катализа движущей силой является солнечный свет, а не электричество. Биогибридные системы сочетают что-то вроде фотокатализа или электрокатализа с ферментами или микробами, которые могут модернизировать продукты конверсии СО2 в более сложные химикаты. Молекулярный механизм – это идея о том, что мы можем создать фабрики молекулярного уровня, которые будут поглощать углекислый газ, разрывать химические связи, переставлять атомы, меняя конфигурацию молекул. Это очень оптимистическая идея и отдаленная мечта, но обязательно наступит тот день, когда она сможет осуществиться.

— Как вы полагаете, от чего зависит, какая из технологий в конечном счете победит?

— В конце концов, в подобных случаях все определяет рынок, точнее говоря, какая из технологий получит достаточную поддержку и признание со стороны индустрии. Это будет та технология, которую удастся внедрить в промышленных масштабах и которая продемонстрирует свою конкурентоспособность. Крупные энергетические компании ищут пути диверсификации своих портфелей и технологий. А эта идея…прекрасно вписывается в то, что они уже обладают знаниями и навыками, и она на самом деле может стать для них страховкой от утраты релевантности в будущем.

Источник

Поделиться:

Категории сайта

Новости