Российские учёные нашли пластик, который впитывает углекислый газ под напряжением

Специалисты Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого выяснили, что полимер под названием полиацетилен, который выглядит как обычная пластиковая плёнка, при подаче электричества притягивает молекулы углекислого газа. Когда ток отключают, газ легко высвобождается. Это открытие учёные сделали с помощью расчётов на суперкомпьютере, сообщает издание «Известия».

На основе такого пластика можно создать многоразовые системы для очистки промышленных выбросов. Единственными затратами на их работу станет плата за электроэнергию, причём устройство сможет работать от обычной розетки. Этим новая технология выгодно отличается от нынешних сорбентов, которые для впитывания и отдачи газа приходится нагревать и охлаждать, тратя много энергии.

«Сначала мы исследовали свойства графена и выяснили, что под воздействием заряда он притягивает CO₂. А так как графен состоит из углерода, а он, в свою очередь, входит в состав полимеров, то мы предположили аналогичные свойства и у этой группы материалов. На полиацетилене, относящемся к проводящим ток полимерам, мы подтвердили эту гипотезу. Вероятно, что аналогичной способностью обладают и другие проводящие полимеры», — сказала доцент Высшей школы высоковольтной энергетики СПбПУ Надежда Андреева.

Учёные считают, что устройства из полиацетилена лучше всего устанавливать прямо на производствах с высокой концентрацией углекислого газа. Это должны быть установки с большой площадью поверхности, например пористые мембраны. Сейчас для очистки в основном используют жидкие сорбенты. Из них газ теоретически можно выделить, но это сложный химический процесс, требующий много реагентов, поэтому на практике использованные сорбенты просто накапливаются. Новая же технология позволит вторично использовать углекислый газ для нужд химической промышленности.

Полиацетилен впервые получили в 1958 году. Он бывает в виде чёрного порошка, а также серебристых или золотистых плёнок. Благодаря способности проводить ток его уже рассматривают как материал для электроники, аккумуляторов, сенсоров или как замену металлам.

Координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк отметил: если разработчикам удастся создать промышленный образец устройства на основе полиацетилена, то такие очистители воздуха могут появиться во всех общественных местах, а в перспективе технология способна помочь в решении проблемы глобального потепления.

«Сейчас для очистки воздуха от углекислого газа применяются как одноразовые, так и многоразовые сорбенты. Многоразовые в охлаждённом состоянии впитывают CO₂, а при нагревании отдают. Полиацетилен делает то же самое за счёт электричества, его не надо ни охлаждать, ни нагревать. Всё будет зависеть от стоимости оборудования на новых принципах. Но перспективы огромные. Главное — довести лабораторную технологию до промышленного продукта», — сказал Игорь Шкрадюк.

Материал можно использовать и для очистки воздуха на подводных лодках. Возможность повторно применять CO₂ в химической промышленности — тоже большое преимущество, потому что это ценное сырьё, например для производства кальцинированной соды. По расчётам эксперта, отходов одного крупного комбината хватило бы на выпуск 2 миллионов тонн этого вещества.

Доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы Татьяна Ледащёва пояснила, что для оценки экономической эффективности нужно рассчитать стоимость производства материала и энергоёмкость процесса адсорбции. При этом газ после отключения тока выделяется сам, поэтому потребуется герметичная ёмкость для его сбора и дальнейшего использования. Если технология дойдёт до промышленных испытаний, её можно применять на любых предприятиях при создании безопасных условий. В принципе, такой метод очистки может стать основой климатического проекта.

Член Общественного совета Базовой организации государств‑участников СНГ по экологическому образованию, главный редактор научного интернет‑журнала «Ресурсы» Владимир Пинаев добавил: для внедрения нового метода важно оценить поглощающую способность материала, то есть сколько газа удерживает квадратный сантиметр или кубометр полимера. Также нужно продумать, как использовать собранный газ и как обеспечить безопасность оборудования.