Переробка СО2 в етанол - перспективний каталізатор
Ми знаємо, як перетворити CO2 в етанол. Але відкриття нового каталізатора може підвищити ефективність понад 90% і зробити роботу надійною.
Хімічне перетворення СО2 у паливо (етанол) не є нічим новим. Наприклад, є проект SOLETAIR, запущений кілька років тому. Проблема полягає в тому, що вона забирає багато енергії, і операція втрачає інтерес із низькою ефективністю. Щоб покращити все це, вам слід допомогти реакції. Це робиться за допомогою каталізаторів та електролізерів.
У 2016 році відкриття, зроблене трохи випадково, здивувало вчених. Дослідники лабораторії Оук-Ридж у штаті Теннессі, США, виявили, що при змішуванні СО2 з водою у присутності вуглецю, міді та азоту утворюється етанол. Мідь переходить у перехідний стан і створюються так звані «нанокластери».
Множинні та швидкі відкриття
З тих пір різні команди по всьому світу працюють над каталізатором, щоб поліпшити реакцію та зробити її недорогою. У 2019 році вчені з Коледжу Франції застосували вуглець, легований міддю та азотом, який передається електричним струмом для поліпшення реакції. Це вже був великий крок вперед, оскільки в результаті реакції вироблявся лише етанол, який проводився при кімнатній температурі при значно знижених витратах.
Цього разу саме дослідники з Національної лабораторії Аргонна (США) вдосконалюють процес. Цього разу команда Департаменту енергетики "атомно" посипала міддю вуглецевий порошок, все ще підданий дії електричного струму. В результаті цей новий каталізатор забезпечує реакцію при кімнатній температурі, але також при низьких напругах.
І це має значення. Відносно низькі температура і напруга, обмежують втрати, властиві всім реакціям (тепло, побічні продукти тощо). Фарадична ефективність реакції оцінюється в 91%. Це найвищий показник, який коли-небудь публікував наукове дослідження щодо перетворення СО2 в етанол. Крім того, команда заявляє, що каталізатор стабільний у часі і витримує велику кількість реакцій.
Під час дослідження було продемонстровано перетворення, що відбуваються для міді. Кожен порошкоподібний атом міді з'єднується разом з двома іншими атомами міді, утворюючи 3-атомний металевий кластер. Це спостереження послужить для подальшого вдосконалення процесу.
Чому такий каталізатор цікавий ?
Факт дозволу реакції при кімнатній температурі та без особливих умов дуже важливий для початку виробництва таких видів хімічних реакцій. Дійсно, це дозволяє уникнути необхідності підтримувати постійно високу температуру (або тиск тощо), що значно зменшить загальну ефективність.
Крім того, ця температура навколишнього середовища дозволяє реакції починатися і зупинятися за лічені секунди. Немає попереднього нагрівання чи іншого. Тому ми могли б розглянути можливість використання періодичних джерел електроенергії ... таких, як фотоелектрична енергія або надмірна потужність вітру. І тут саме висока ефективність Фарадея цікава. Це дозволяє уникнути марної витрати електроенергії "ні на що".
Це дає можливість передбачити цикл СО2, який буде захоплений і використаний повторно, а не просто викидати його в атмосферу.
Навіщо перетворювати СО2 в етанол ?
СО2 - парниковий газ, який широко викидається людьми та їх виробництвом на основі викопного палива. Переробка СО2 стає глобальною проблемою. Ви все ще повинні знати, як це корисно перетворити.
Етанол, спирт, використовується в багатьох галузях, таких як хімічна промисловість, косметика, наркотики тощо. Але його також можна використовувати як паливо, як у змішаному з бензином, так і в паливному елементі з прямим етанолом. Одним словом, цікавий товар, якщо і лише тоді, коли його можна виготовити за низькою вартістю.
І для цього цей новий каталізатор є плюсом. Чи буде цей каталізатор першим реальним перетворенням СО2 в етанол? У будь-якому випадку, команда Argonne тепер буде працювати з виробниками над введенням цього каталізатора у виробництво, а також іншими, які дозволяють виробляти інші елементи, такі як етилен (також широко використовуваний в хімії).
Деякі навіть уже уявляють собі «пастки CO2» на фабричних димоходах, які вироблять етанол із надлишків відновлюваних джерел енергії: коротко кажучи, своєрідне сховище невикористаних ВДЕ. Що стосується автомобілів, це може уникнути необхідності садити все більше і більше цукрового очерету в Бразилії (шляхом вирубки лісу) або цукрового буряка. Також можна уникнути посадки олійних пальм для виробництва агродизеля.