Топливо из выхлопных газов! Скоро.

Новый катализатор, созданный исследователями из университета Торонто, на всемирно известной кафедре “U of T Engineering” приближает искусственное творение человека к прообразу, созданному природой. По сути, ученые спроектировали систему фотосинтеза, которая как в зеленом листе дерева способна преобразовывать углекислый газ, при этом с помощью возобновляемых источников энергии происходит синтез горючего.

Для современного мира, страдающего от избытка СО2 и все больше использующего солнечную энергию, данные решения могут быть очередным шагом к решению проблемы парникового эффекта и возможных климатических изменений.

Статья о новой технологии опубликована в журнале Nature Chemistry. Проблемой улавливания углекислого газа занимаются многие ученые и промышленные корпорации, ведь по Киотскому протоколу выброс СО2 обходится государствам очень дорого и тот, кто предложит эффективный способ утилизировать лишний газ, тот поистине озолотится.

Рассказывает Фил Де Луна (Phil De Luna), один из авторов статьи: “Существующие технологии улавливания углерода весьма дорогостоящи, а энергия ветра и солнца может получаться весьма неравномерно в течении даже одного дня. Конечно, мы можем использовать аккумуляторы для того, чтобы накопить и сохранить электроэнергию, но они пока не в состоянии например привести в движение самолет или обогреть дом в течение всей зимы”.
Де Луна и его соавторы Xueli Zheng и Bo Zhang (Xueli Zheng and Bo Zhang), проводившие свои исследования под руководством профессора Теда Сарджента (Ted Sargent), заявляю, что нашли путь решения двух вопросов одновременно. Их искусственная система имитирует фотосинтез, как и растения с помощью солнечного света они преобразуют СО2 и воду в новый материал, которые можно использовать в качестве топлива.

Источник: https://www.kaggle.com/c/leaf-classification

Как и в природе, процесс состоит из двух химических реакций:

-- расщепление воды с выделением кислорода

-- превращение CO2 в угарный газ CO.

Затем CO превращается в углеводородное топливо через известный промышленный процесс синтеза Фишера-Тропша.

И для первой и для второй реакции нужны эффективные катализаторы. Раньше они уже были известны, но если вторая реакция протекает в нормальных условиях, то вот для первой нужен высокий уровень рН (щелочной). И команда нашла нейтральны катализатор первого процесса.

Благодаря низкому содержанию ионов водорода в этом случае нужно меньше энергии для запуска процесса. Уменьшается и общий необходимый для реакции заряд каждой ячейки.

Заявленная эффективность преобразования электрической энергии в химическую составила 64 процента, и это гораздо больше чем когда-либо в других опытах.

Новый катализатор изготовлен из никеля, железа, кобальта и фосфора, как вы понимаете все эти элементы совсем не редкоземельные и недорогие в добыче, поэтому новая технология может стать поистине прорывов без больших вложений. В экспериментах топливо синтезировалось при комнатной температуре, с использованием недорогого оборудования, и процесс оставался стабильным в течение ста часов!

Команда сразу же решила создать пилотный проект небольшого, но промышленного масштаба для тестирования своих катализаторов. Цель состоит в том, чтобы попытаться улавливать CO2 из продуктов горения электростанций, сжигающих углеводородное топливо. Уловить углекислый газ и вновь сделать из него топливо - это потрясающая идея, и если у них получится, это принесет пользу всей планете.

Источник: wikimedia.org

Ученым осталось определить оптимальные рабочие условия процесса: скорость потока, концентрацию электролита, электрический потенциал, и дальше дело только за конкретными инженерными решениями, которые их обеспечат.

Команда и их изобретение стали полуфиналистами конкурса NRG COSIA Carbon XPRIZE с суперпризом в 20 миллионов долларов, в нем участники должны представить решения по улавливанию СО2 от электростанций и промышленных объектов.

Проект был результатом международного сотрудничества огромного масштаба. “Канадский источник света” (Canadian Light Source) - синхротрон в Саскачеване предоставил рентгеновское излучение высокой мощности для исследования свойств катализаторов. Лаборатория департамента энергетики Лоуренса Беркли провела теоретическую работу по моделированию процессов. Финансовую и иную материальную поддержку оказали Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям, Канадский фонд инноваций, два китайских университета и ещё один синхротрон в Пекине.

Как видим, их труды не пропали зря. Исследователи идут по пути решения глобальных проблем человечества, и скорость решения поставленных задач удивляет их самих. Мы живем в удивительное время, в преддверии грандиозных изменений в масштабах всей планеты. Наблюдаем и удивляемся ;-)