Департамент энергетики несколько лет пытался найти решение по снижению темпов выброса углекислого газа в атмосферу. Диоксид углерода, или CO 2, – это побочный продукт, вырабатываемый в результате дыхательной деятельности человека, а также промышленного использования ископаемого топлива. Вместе с тем углекислый газ является парниковым, создающим искусственное удержание тепла в атмосфере. Чем больше его выбросы, тем острее стоит проблема глобального изменения климата.
Главный виновник изменения климата
Все что мы делаем: дышим, развиваем производство, вырабатываем электроэнергию посредством сжигания ископаемого топлива – вся наша деятельность вырабатывает диоксид углерода. Этот парниковый газ является основной причиной, вызывавшей глобальное потепление на планете. По данным, приведенным Агентством по охране окружающей среды в 2014 году, на долю CO2 приходилось около 81 процента всех выбросов парниковых газов.
Возможна ли трансформация углекислого газа в чистое топливо?
Ученые не оставляли попытки найти способ трансформации углекислого газа в чистый источник топлива. Эту задумку удалось осуществить совершенно случайно, когда сотрудники Окриджской национальной лаборатории (ORNL) обнаружили способ превращения CO2 в этанол-очиститель. Вероятно, для многих это прозвучит несколько странно, но диоксид углерода действительно может быть преобразован в топливо проведения химических реакций. А это значит, атмосфере ничего не угрожает.
Как происходит преобразование
Углекислому газу для трансформации необходим лишь катализатор, или «конкретное соединение, которое подготовит диоксид углерода к реакции». Если вы детально рассмотрите жизнедеятельность растений, вам станет понятен принцип преобразования. Так, например, растения используют органические ферменты, которые помогают вытягивать из атмосферы углекислый газ и трансформировать вещество в сахар. Если деревья и кустарники могут преобразовывать парниковые выбросы в энергию, почему бы не сделать это в лабораторных условиях?
Единственная проблема заключалась в том, что диоксид углерода сложно вступает в химические реакции с другими соединениями. А это значит, без катализатора, улучшающего определенные связи, никак не обойтись. Специалисты ORNL решили остановиться на варианте, полученном из углерода, меди и азота. Это дало возможность максимально расширить поверхности элементов и подготовить их к вступлению в химическую реакцию с последующей трансформацией. Таким образом, в лабораторных условиях диоксид углерода должен быть преобразован в монооксид углерода.
В своих опытах ученые использовали нанотехнологии
фото: nlo-mir.ru
Для активации диоксида углерода на молекулярном уровне учеными были использованы нанотехнологии (углеродные наноострии), которые не загрязняют атмосферу. Кремниевая поверхность обеспечивает высокую точность реакций. Исследователи предполагали, что углеродные наноострии будут лишь первым шагом в длительном процессе трансформации. Каково же было их удивление, когда кроме воздействия электрического тока больше ничего не понадобилось. Это был единственный шаг, который превращал диоксид углерода не в монооксид углерода, а в чистое топливо. Катализатор сам по себе осуществлял всю реакцию.
Это работает при комнатной температуре от электричества 1,2 вольт
Вот что заявил в пресс-релизе автор исследования Адам Рондинон: «Мы использовали обычные материалы в непосредственной близости с нанотехнологиями. Это дало нам возможность ограничить побочные реакции. Процесс преобразования углекислого газа в этанол дешевый и доступный. Он позволит потреблять дополнительное электричество из возобновляемых источников».
фото: nlo-mir.ru
Это случайное открытие является грандиозным прорывом. Ведь все, что понадобится для трансформации диоксида углерода, – это электрическая сеть мощностью 1,2 вольт и комнатная температура. А это означает, что процесс может быть легко запущен и остановлен с минимальными затратами энергии. Эта технология не дает побочных продуктов реакции и почти готова к запуску в производство. В ней есть еще одна дополнительная выгода: ее можно использовать для хранения временной энергии с последующей возобновляемой генерацией. Если этого не требуется, энергия в солнечных батареях и ветряках хранится в виде спирта, а по необходимости она используется как топливо. Это позволит сгладить колебания в сетке возобновляемых источников.
Выводы
Команда исследователей из ORNL придумала способ очищения атмосферы от парниковых выбросов. Теперь ученые работают над усовершенствованием метода. Так, они хотят увеличить темпы производства этанола и определить полный механизм селективного химического производства медного катализатора.
