Хомісти знайшли спосіб перетворити CO2 в паливо

Щоб отримати енергію, як правило, потрібно спалювати щось: звичайні автомобілі спалюють паливо в двигунах внутрішнього згоряння, електричні автомобілі заряджають акумулятори з електроенергії, що надходить, наприклад, до CHP, де природний газ спалюється, і навіть нам потрібно «горяти» сніданок їсти всередині нас для м'язової або розумової роботи.





Будь органічне паливо, будьте його бензинові вуглеводні або шоколадні вуглеводи, містять вуглецеві атоми, які в кінці їх енергетичного шляху перетворюються в вуглекислий газ. Газ, в свою чергу, надходить в атмосферу, де він може накопичуватися і викликати всі види поганих ефектів, як глобальне потепління.

З енергетичної точки зору вуглекислий газ абсолютно безкінечний, так як вуглецевий в ньому повністю «гарячий», міцно і незрівняний до двох кисневих атомів.й

Він не горить, і єдине, що ви можете зробити з ним, щоб полоснути або заглибити його. Ви можете висихати його, розчинивши його в океані, і це дійсно один спосіб розпоряджатися CO2. Ще один спосіб перекачувати його під підземелля високого тиску, бажано там, де є нафтові поля; це збільшить повернення нафтових утворень і допоможе витягти більше нафти.Тим не менш, хіміки знайшли спосіб «варити кашу з аксе» – існує третій спосіб розмотування СО2, коли вона перетворена в паливо.





Щоб перетворити CO2 в паливо, потрібно «шем» з молекулою вуглекислого газу, наприклад, взяти одну кисневу атом з неї. Потім вуглекислий газ перетвориться в вуглецевий оксид CO. Незважаючи на те, що для більшості вуглекислих окислів є «газ, з якого періодично гинуть користувачі деревних печей», в промисловості він використовується в різних процесах: по-перше, він може бути спалений і отримати енергію, по-друге, його можна використовувати в металургійних процесах, і по-третє, це може синтезувати різні органічні молекули, включаючи рідке паливо. Остання точка відкриває нафтохімічні перспективи вуглекислого газу.

Однак варто відзначити, що використання вуглекислого газу для хімічних цілей не є чимось абсолютно новим. На світ ХХ ст. німецькі хіміки Франзь Фішер і Ганс Тропсч розробили спосіб отримання рідкого палива з звичайного вугілля: По-перше, з вугілля та води, отримано синтез газу - так звану суміш вуглекислого оксиду та водню, а потім отримують різні вуглеводні за допомогою каталізатора з синтезу газу.

Цей метод був затребуваний при звичайних нафтопродуктах, але з часом, в другій половині ХХ століття метод отримання палива з вугілля став просто дорогою альтернативою «класичних» нафтопереробних технологій. Але якщо процес Фішер-Тропш використовує вугілля як сировину, яка сама собою мінеральна, то хімікатори з Массачусетського технологічного інституту розробили спосіб зробити його з вуглекислого газу «необхідний» для тієї ж мети – виробляти синтез газу.

Такі речі неможливі без використання каталізаторів, а також отримати робочий каталізатор, хіміки іноді повинні піти в різні трюки. Справа в тому, що крім певного хімічного складу, його внутрішня структура дуже важлива для каталізатора. Щоб покласти його просто, каталізатор наноситься на плоску поверхню може не працювати, але якщо він наноситься на пористу поверхню, і якщо він є певним розміром, то він може працювати на повній міцності.

Для того, щоб створити такий каталізатор, хіміки взяли електропровідний матеріал як підкладка і наносили шар полістиролових намистин діаметром близько 200 нанометрів до нього. Після цього в космосі між кульками були заповнені срібними атомами. (Як аналогія, одягаємо шар більярдних кульок на підлозі, а потім заливаємо все зверху рівним шаром розплавленого парафіну.)

Тепер, щоб отримати пористу підкладку, потрібно якось видалити всі кулі з матеріалу, залишаючи решту структуру непристойним. У разі більярдні кульки, це буде дуже проблематично, але в разі полістиролових кульок все вийшло набагато простіше - і в результаті після видалення полістиролу на поверхні електроди вийшла клітинна структура срібла з «клітинками» певного розміру.





Такий матеріал, як він вийшов, добре перетворює вуглекислий газ в синтез газу, а ефективність і вибірковість каталізатора регулюється розмірами клітин: якщо на стадії синтезу каталізатора беруть полістироли більшими, то після реакції буде один склад продукту, а якщо менша – потім інша. Видання публікується в журналі Angewandte Chemie.

І здається, що все добре, і людство повинно відсвяткувати перемогу над викидами парникових газів, і кожна труба, яка кидає в атмосферу з продуктами згоряння, повинна бути обладнана таким срібним каталізатором, але все ж варто зробити одне спостереження. Одне з важливих законів, в яких світ навколо нас живе, є законом збереження: масова і енергія не виникає ніде і не зникне ніде. Це правда для атомів хімічних елементів, а для тепла, вироблених шляхом спалювання палива, і для електричної енергії.

Таким чином, стільки енергії отримують шляхом спалювання вуглекислого оксиду до вуглекислого газу, хоча б стільки енергії повинні бути відхилені (насичені) для перетворення молекули вуглекислого газу в молекулу вуглекислого оксиду.й І очевидно, що для такого, в цілому, «зелена» технологія використання парникового газу, вам потрібно джерело енергії, яке принаймні не буде «старт» в атмосферу, стільки CO2, як можна перетворити в корисний продукт.

Де ви отримуєте енергію, щоб перетворити один газ на інший? Наприклад, вітрові або сонячні електростанції, які виробляють енергію, але не випускають продукти згоряння в атмосферу, зменшують загальну кількість вуглекислого газу.

Забавляючи, що древні рослини і бактерії займалися аналогічною діяльністю, поглинаючи вуглекислий газ, який потім був у великій кількості в атмосфері, і перетворюючи його в органічні речовини, які згодом стали викопними паливами.й Можливо, людство в майбутньому доведеться зробити щось схоже, але тільки з використанням хімічних технологій. Видання





Джерело: www.nkj.ru/news/30041/