Зеленое топливо из углекислого газа
Исследовательская группа Фрайбургского Научно-исследовательского центра Материалов (Freiburg Materials Research Center (FMF)) во главе с химиком, профессором доктором Инго Кроссингом разработала новую производящую метанол систему, которая работает с использованием CO2 и водорода. Метанол может, например, использоваться в качестве безвредной для окружающей среды альтернативы для бензина. Цель ученых состоит в том, чтобы использовать потенциальную силу углекислого газа в крупном масштабе и интегрировать его в цикл выработки энергии. Сообщает портал ScienceDaily.
Чтобы произвести метанол, докторанты Кроссинга объединяют углекислый газ с водородом под высоким давлением. Этот процесс известен, как гидрогенолиз. Докторант Элиас Фрай в течение нескольких лет занимается исследованием в этой области. "Наша цель состоит в том, чтобы разработать новые системы катализаторов и методы для того, чтобы ускорить химическую реакцию на несколько порядков", - объясняет Фрай.
Исследователи в FMF используют в качестве катализаторов оксиды металлов, таких как: медь, цинк, а также диоксид циркония. Это позволяет им увеличить скорость реакции в несколько раз в условиях пониженных температур. Таким образом, газы не должны быть нагреты, что также важно. Вместе катализаторы формируют так называемую смешанную систему твердых веществ с большой пористой поверхностью, обладающих определенными свойствами. Если катализаторы состоят из наночастиц, эффективность их действия еще больше.
Фрай и его коллега доктор Марина Артамонова также проверяют методы, в которых катализаторы пропитаны ионными жидкостями и солями, которые находятся в жидком агрегатном состоянии и покрывают катализатор как тонкая пленка. Они помогают фиксировать углекислый газ и водород на поверхности катализатора и затем удалять продукты реакции: метанол и воду. Это преобразование приводит к производству чистого метанола, который используется в качестве важного компонента в химической промышленности, в том числе и как топливо. Метанол, использующийся в качестве альтернативы бензину, является менее опасным и вредным для окружающей среды, в сравнении с обычным топливом. Главной задачей исследователей на ближайшие два года является достижение цели в плане возможности производства метанола в массовом масштабе, согласно выработанной в лаборатории технике. В таком случае, углекислый газ будет отфильтровываться из потока отработанного газа, полученного в результате работы всевозможных предприятий, в том числе и многочисленных электростанций, и использоваться в качестве субстрата для производства метанола. Когда метанол сжигается в процессе работы двигателя, CO2 снова выбрасывается в окружающую среду. Если одна и та же молекула использовалась дважды, то, чисто теоретически, стало бы возможным использовать на 50 процентов меньше CO2, чтобы создать то же самое количество энергии. Количество метанола, который может быть преобразован из 10 процентов ежегодного выброса углекислого газа в Германии, полностью удовлетворит ежегодные топливные потребности страны.
Метанол также используется в качестве химического средства хранения водорода и может, таким образом, также использоваться для питания топливных элементов автомобилей в будущем. "Это достаточное количество энергии, которая, тем не менее, должна быть сохранена. Поскольку метанол является жизнеспособным средством для аккумулирования энергии, у него есть потенциал в широком диапазоне областей. Мы хотим использовать этот потенциал, потому что хранение и преобразование энергии - важные темы будущего",- говорит Фрай.