Группа международных исследователей нашла способ превращать углекислый газ из загрязнённых промышленных выбросов непосредственно в топливо без предварительной очистки или обработки газа. Это позволит преодолеть одну из самых больших проблем, стоящих перед технологиями улавливания углерода.
Научная группа под руководством Университета Монпелье и Университета Аделаиды разработала систему, которая использует специальную органическую жидкость для эффективного преобразования CO₂ из промышленных выбросов в монооксид углерода (CO), ключевой строительный блок, используемый для производства топлива и химических веществ.
Промышленные газы обычно содержат лишь небольшое количество CO₂ наряду с большим объёмом азота и кислорода. Эти примеси долгое время препятствовали попыткам преобразования углерода в полезные продукты, поскольку они запускают конкурирующие химические реакции, снижающие эффективность. Большинство существующих технологий улавливания углерода требуют разделения и очистки CO₂ перед его преобразованием в полезные продукты, что делает этот процесс дорогостоящим и энергоёмким.
Декан факультета химической инженерии Университета Аделаиды, профессор Ян Цзяо, заявил, что команда разработала смесь органических растворителей, которая ослабляет водородные связи, подавляя нежелательные побочные реакции и способствуя преобразованию CO₂.
«Наша работа показывает, что можно использовать CO₂ непосредственно из промышленных выхлопных газов без обширной очистки, что делает использование углерода гораздо более практичным и потенциально более экономичным. Это может помочь тяжёлой промышленности, такой как металлургия, глиноземная промышленность, цементная промышленность, химическая промышленность и энергетика, перейти к более чистому и замкнутому циклу производства», — сказал профессор Цзяо.
Используя имитированный промышленный дымовой газ, содержащий 15% CO₂ и 8% кислорода, исследователи достигли почти 100% селективности преобразования в монооксид углерода. Процесс потреблял 30,7 гигаджоулей энергии на тонну произведённого CO₂, что делает его одним из наиболее конкурентоспособных методов прямого улавливания и преобразования углерода, описанных на сегодняшний день.
Технология также продемонстрировала высокую долговечность, работая непрерывно более 100 часов и сохраняя высокую производительность.
Для изучения потенциала возобновляемой энергии команда объединила систему с высокоэффективной солнечной батареей. Интегрированная установка достигла эффективности преобразования солнечной энергии в топливо приблизительно в 5,5%, что сопоставимо со многими системами, использующими очищенный CO₂ в качестве исходного сырья.
Доктор Дамьен Войри из Университета Монпелье заявил, что полученные результаты указывают на перспективный путь преобразования промышленных выбросов в ценные продукты при одновременном снижении потребности в энергоёмкой инфраструктуре улавливания углерода.
«Мы обнаружили, что контроль водородных связей является ключом к подавлению нежелательных реакций и обеспечению высокоселективного преобразования диоксида углерода. Это открывает новое направление для технологий использования углерода и может помочь ускорить переход к устойчивому производству топлива и химических веществ, работающих на возобновляемой энергии», — сказал Войри.
Ранее исследование под руководством Рут Эбенбауэр из Университета Орхуса показало, как учёные экспериментирует с переработкой мусора из полистирола в материал, широко используемый в системах улавливания углерода, пытаясь решить две проблемы загрязнения сразу. Материал основан на аминах — простой химической группе, которая работает как губка для CO₂. Амин захватывает молекулы CO₂ при контакте с ними, но «отпускает» при нагревании или снижении давления, оставаясь готовым к повторному использованию.
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/1066204/