351
Контроль вуглецю: Чи можуть хіміки перетворювати бруд на золото?
Ми люди випустили 35.9 метричні гігатони вуглекислого газу в атмосферу в 2014 році, переважно шляхом спалювання вугілля та природного газу в електростанцій, внесення добрив та цементу та інших промислових заходів. Якщо хіміки можуть захопити вуглекислий газ і перетворювати його в хімічну подачу для інших продуктів, так як рослини роблять, «вуглецевий газ перетвориться з неприємності в подарунок», - розповідає Кункельський університет хімічний інженер Лінден Архер.
Вчені давно шукали спосіб зберігання вуглекислого газу, захопленого з димоходів на електростанціях та інших об'єктах, занурюючи його глибоким підземленням. Але без суттєвих субсидій, це неможливий процес захоплення вуглецю. Можна покласти вуглекислий газ у старих нафтових свердловинах, щоб перезамінити більше нафти, але це не достатньо, і враховуючи поточні низькі ціни на нафту, також сумнівається з точки зору прибутку. Пропоненти використання вуглецю замість зберігання надії зробити прибуток, створивши корисний продукт без використання. Найбільш ймовірне використання газу як сировини для виробництва хімічної продукції.
Але цей варіант має безліч хімічних проблем. вуглекислий газ є стабільною молекулою і не зберігає багато енергії в хімічній облігації. Для його використання хіміки повинні додавати енергію, найчастіше при нагріванні, яка зазвичай вимагає електроенергії. Електроенергія набуває від електростанцій, які спалюють вугільний або природний газ, і більш вуглекислий газ буде випущений в атмосферу, ніж захоплений.
Інженери, хіміки та інші вчені кажуть, що нові технології повинні бути змінними. Павло Бундже, старший співробітник групи енергоресурсів та навколишнього середовища в Фундації XPrize, сподівається, що обіцянка великої премії для рішення повинна заохочувати різні групи технологів для пошуку. Фонд оголошує, що понад 40 команд змагаються за 20 млн. дол. США. Переможець вуглецевого XPrize, який буде оголошено навесні 2020 року, потрібно буде перетворювати більшість вуглекислого газу в продукт з більшою чистою вартістю. Деякі намагаються зробити полімери, паливо для заміни бензину, або промислової хімії.
У довгостроковій перспективі всі компанії, які навчаються, як зробити хімічний розчин, який змінить переробну промисловість. Питання, як масштабні зміни клімату вимагають багатьох рішень, Bundje каже.
«Це питання, як хіміки знайдуть нові реакції, нові механізми використання вуглекислого газу», - сказав Архер, а також членом Консультаційної ради Carbon XPrize. Цього тижня в Science Advances він запропонував один варіант: паливний елемент, який генерує електрику шляхом перетворення вуглекислого газу в корисну хімічну. Архер і його студент Waji Al Sadat побудував прототип реактора, який поєднує вуглекислий газ з алюмінієм і виробляє оксалати. Оксалати використовуються для виробництва кислот, протиросових продуктів, барвників для тканини та інших промислових речовин.
Архер добре знає підводні камені, які намагаються зробити екологічно чистою хімією за допомогою вуглекислого газу. «Номерально ви витрачаєте стільки енергії, що вартість занадто висока — але ми отримали енергію назад. Що дивує нас.
Паливний елемент працює з алюмінієм і повітрям. Кисневий реагує з алюмінієвим електродом і утворює високоактивний надоксид алюмінію, здатний взаємодіяти з вуглекислим газом. Їхня реакція призводить до появи алюмінієвого оксалату. Паливна клітина отримує трохи енергії з цих хімічних реакцій, і хоча електрика потрібна для реакції, щоб продовжити, виходить, що процес виробляє більше енергії, ніж він виробляє. З металу використовується, важливо правильно вибрати. Алюміній був обраний тим, що він рясний і недорого. А під час виробництва алюмінію випускає вуглекислий газ в атмосферу, архер сподівається, що його система захопить достатню кількість вуглеводів, щоб згасити.
Група Cornell попереджає, що вона не повністю розуміє хімічні реакції. Ранній варіант паливної камери використовується дорогий матеріал — іонна рідина — як електроліт. Якщо вона грає важливу роль і не може бути замінена, технологія не може вважатися придатною, говорить Архер.
Oxalates - це нішевий продукт, оскільки багато хімічних речовин, що виробляються за допомогою вуглепереробних стартапів. Але деякі встановили більш амбітні цілі. Дистанційна станція Skyonic в Сан-Антоніо, Техас, захоплює викиди з цементного заводу і перетворює їх на вапняку і кислоту. Технології твердопаливних газів в самому бетоні. І інші компанії працюють над створенням пластмас, альтернативних видів палива та хімічної сировини.
Незалежно від будь-якого проекту, Howard Herzog вважає, що багато хто обіцяє захоплення вуглецю занадто солодкі. Herzog є провідним інженером з питань енергетики MIT та адвокатською діяльністю вуглецю. «Енергія з вуглекислим газом», – каже він. «У плані енергії неможливо виграти. Це те, що термодинаміка говорить нам, Herzog каже.
Незважаючи на те, що компанія Herzog визнає, що деякі з цих компаній можуть бути прибутковими, він скептично про можливість, що переробка вуглецю має значний вплив на навколишнє середовище. Він був провідним автором спеціального звіту IPCC у 2005 році і каже, що потенціал переробки вуглецю занадто слабкий, щоб серйозно змінити картину глобальних викидів. Навіть якщо хімічна промисловість мала зробити всі свої продукти з вуглекислого газу – це навряд чи не вдасться вбирати всі її викиди.
Кендра Cool, співзасновник Opus 12, стартап на основі Каліфорнія, також не думаю, що вуглепереробка повністю вирішить проблеми з викидами світу. Opus 12 розробляє електрохімічний реактор, який використовує нові каталізатори та відновлювані джерела енергії для перетворення вуглекислого газу в блоки полімерних будівель та інших хімічних речовин. Cool коментує Opus 12 буде боротися за вуглецевий XPrize
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Джерело: hi-news.ru/research-development/borba-s-uglerodom-mogut-li-ximiki-prevratit-gryaz-v-zoloto.html
Вчені давно шукали спосіб зберігання вуглекислого газу, захопленого з димоходів на електростанціях та інших об'єктах, занурюючи його глибоким підземленням. Але без суттєвих субсидій, це неможливий процес захоплення вуглецю. Можна покласти вуглекислий газ у старих нафтових свердловинах, щоб перезамінити більше нафти, але це не достатньо, і враховуючи поточні низькі ціни на нафту, також сумнівається з точки зору прибутку. Пропоненти використання вуглецю замість зберігання надії зробити прибуток, створивши корисний продукт без використання. Найбільш ймовірне використання газу як сировини для виробництва хімічної продукції.
Але цей варіант має безліч хімічних проблем. вуглекислий газ є стабільною молекулою і не зберігає багато енергії в хімічній облігації. Для його використання хіміки повинні додавати енергію, найчастіше при нагріванні, яка зазвичай вимагає електроенергії. Електроенергія набуває від електростанцій, які спалюють вугільний або природний газ, і більш вуглекислий газ буде випущений в атмосферу, ніж захоплений.
Інженери, хіміки та інші вчені кажуть, що нові технології повинні бути змінними. Павло Бундже, старший співробітник групи енергоресурсів та навколишнього середовища в Фундації XPrize, сподівається, що обіцянка великої премії для рішення повинна заохочувати різні групи технологів для пошуку. Фонд оголошує, що понад 40 команд змагаються за 20 млн. дол. США. Переможець вуглецевого XPrize, який буде оголошено навесні 2020 року, потрібно буде перетворювати більшість вуглекислого газу в продукт з більшою чистою вартістю. Деякі намагаються зробити полімери, паливо для заміни бензину, або промислової хімії.
У довгостроковій перспективі всі компанії, які навчаються, як зробити хімічний розчин, який змінить переробну промисловість. Питання, як масштабні зміни клімату вимагають багатьох рішень, Bundje каже.
«Це питання, як хіміки знайдуть нові реакції, нові механізми використання вуглекислого газу», - сказав Архер, а також членом Консультаційної ради Carbon XPrize. Цього тижня в Science Advances він запропонував один варіант: паливний елемент, який генерує електрику шляхом перетворення вуглекислого газу в корисну хімічну. Архер і його студент Waji Al Sadat побудував прототип реактора, який поєднує вуглекислий газ з алюмінієм і виробляє оксалати. Оксалати використовуються для виробництва кислот, протиросових продуктів, барвників для тканини та інших промислових речовин.
Архер добре знає підводні камені, які намагаються зробити екологічно чистою хімією за допомогою вуглекислого газу. «Номерально ви витрачаєте стільки енергії, що вартість занадто висока — але ми отримали енергію назад. Що дивує нас.
Паливний елемент працює з алюмінієм і повітрям. Кисневий реагує з алюмінієвим електродом і утворює високоактивний надоксид алюмінію, здатний взаємодіяти з вуглекислим газом. Їхня реакція призводить до появи алюмінієвого оксалату. Паливна клітина отримує трохи енергії з цих хімічних реакцій, і хоча електрика потрібна для реакції, щоб продовжити, виходить, що процес виробляє більше енергії, ніж він виробляє. З металу використовується, важливо правильно вибрати. Алюміній був обраний тим, що він рясний і недорого. А під час виробництва алюмінію випускає вуглекислий газ в атмосферу, архер сподівається, що його система захопить достатню кількість вуглеводів, щоб згасити.
Група Cornell попереджає, що вона не повністю розуміє хімічні реакції. Ранній варіант паливної камери використовується дорогий матеріал — іонна рідина — як електроліт. Якщо вона грає важливу роль і не може бути замінена, технологія не може вважатися придатною, говорить Архер.
Oxalates - це нішевий продукт, оскільки багато хімічних речовин, що виробляються за допомогою вуглепереробних стартапів. Але деякі встановили більш амбітні цілі. Дистанційна станція Skyonic в Сан-Антоніо, Техас, захоплює викиди з цементного заводу і перетворює їх на вапняку і кислоту. Технології твердопаливних газів в самому бетоні. І інші компанії працюють над створенням пластмас, альтернативних видів палива та хімічної сировини.
Незалежно від будь-якого проекту, Howard Herzog вважає, що багато хто обіцяє захоплення вуглецю занадто солодкі. Herzog є провідним інженером з питань енергетики MIT та адвокатською діяльністю вуглецю. «Енергія з вуглекислим газом», – каже він. «У плані енергії неможливо виграти. Це те, що термодинаміка говорить нам, Herzog каже.
Незважаючи на те, що компанія Herzog визнає, що деякі з цих компаній можуть бути прибутковими, він скептично про можливість, що переробка вуглецю має значний вплив на навколишнє середовище. Він був провідним автором спеціального звіту IPCC у 2005 році і каже, що потенціал переробки вуглецю занадто слабкий, щоб серйозно змінити картину глобальних викидів. Навіть якщо хімічна промисловість мала зробити всі свої продукти з вуглекислого газу – це навряд чи не вдасться вбирати всі її викиди.
Кендра Cool, співзасновник Opus 12, стартап на основі Каліфорнія, також не думаю, що вуглепереробка повністю вирішить проблеми з викидами світу. Opus 12 розробляє електрохімічний реактор, який використовує нові каталізатори та відновлювані джерела енергії для перетворення вуглекислого газу в блоки полімерних будівель та інших хімічних речовин. Cool коментує Opus 12 буде боротися за вуглецевий XPrize
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Джерело: hi-news.ru/research-development/borba-s-uglerodom-mogut-li-ximiki-prevratit-gryaz-v-zoloto.html
