Преобразовать углекислый газ в жидкое топливо поможет новый катализатор

Команда инженеров-химиков из Университета Питтсбурга недавно обнаружила два основных фактора, которые поспособствуют разработке оптимального катализатора для превращения атмосферного CO2 в жидкое топливо. Результаты исследования, которые ученые опубликовали в журнале ACS Catalysis, позволят

Представьте себе электростанцию, которая поглощает избыток атмосферного углекислого газа (CO2) образованного в результате сжигания ископаемого топлива и превращает его обратно в топливо. Для работы такой электростанции потребуется всего лишь немного воды и энергии солнечного света. Причем для генерации энергии ей не нужно снова сжигать углеводороды, а уровень CO2 в атмосфере во время производственного процесса будет действительно снижаться.

По такому же принципу миллионы лет растения с помощью воды, солнечного света и углекислого газа вырабатывают сахар, который служит энергией для их питания и роста. Сейчас ученые по всему миру пытаются перенять их природные способности для производства чистой энергии.

«Мы пытаемся ускорить естественный углеродный цикл и сделать его более эффективным, рассказывает руководитель исследования и профессор кафедры химической и нефтяной инженерии в Университете Питтсбурга Карл Джонсон. - Нам не нужно будет тратить энергию необходимую для выращивания растений. И в результате мы получим искусственный углеродный цикл, который производит жидкое топливо».

Но существуют и препятствия, которые ученым только предстоит преодолеть. Так, СО2 представляет собой достаточно стабильную молекулу, и для того, чтобы она вступила в реакцию требуется огромное количество энергии. Одним из распространенных способов преобразования CO2 является удаление атома кислорода и объединение оставшегося CO с H2 для создания метанола. Тем не менее, для прохождения такой реакции нужны очень высокие температуры (около 1000 градусов по Цельсию), которые не так-то легко поддерживать, особенно с учетом использования только солнечной энергии.

Предложенный катализатор способствует тому, чтобы СО2 вступала в реакцию при более низких температурах. Некоторые исследователи экспериментировали с различными материалами, которые способны расщеплять углекислый газ даже при комнатной температуре. Но большинство компаний не проводят дорогостоящие исследования для поиска подобных катализаторов по причине обилия сравнительного дешевого источника энергии – нефти и газа.

В своей работе американские ученые обнаружили два фактора, которые определяют материал, как хороший катализатор – это его способность к адсорбции энергии водорода, и устойчивость к воздействию кислот Льюиса, то есть разности между его потенциалом ионизации и энергии сродства к электрону.

Взяв за основу эту структуру, Джонсон планирует проводить дальнейшие эксперименты, которые позволят более эффективно выделять катализаторы для будущих электростанций, создающих жидкое топливо от сжигания углекислого газа. При таком развитии событий, возможно, вполне обыденным явлением станет заправка бензобака автомобиля, которая будет способствовать уменьшению выбросов CO2.

Источник: phys.org