Исследователи во всем мире пытаются придумать способ снижения выбросов СО2 в атмосферу. Однако технологии его извлечения и переработки требуют дополнительных затрат энергии, для получения которой мы сжигаем топливо. И (опять!) получаем диоксид углерода. Удастся ли найти выход из этого замкнутого круга?
Дым из трубы: Непростая задача

Электростанции на ископаемом топливе строятся и работают повсеместно, выбрасывая в атмосферу клубы дымовых газов, содержащих в том числе диоксид углерода. На данный момент не существует удовлетворительной методики его утилизации, что заставляет химиков искать пути не только предотвратить попадание СО2 в атмосферу, но и извлечь из него какую-нибудь практическую пользу. Например, превратить в топливо.

В частности, группа специалистов в области химии, материаловедения, инженерных и социальных наук из Оксфордского университета пытается решить одну из важнейших задач охраны окружающей среды 21-го века.

Одним из простейших рецептов переработки СО2 в топливо является синтез метанола, в ходе которого двуокись углерода в несколько ступеней взаимодействует с водородом. Метанол является универсальным сырьем, которое впоследствии можно использовать в качестве топлива.

Красоту картины нарушает одно «но»: откуда взять водород? Фактически, около 98% мирового синтеза водорода использует в качестве сырья другое ископаемое топливо — метан. Во‑первых, это весьма ограниченный ресурс, а во-вторых, процесс получения водорода из метана требует дополнительных энергозатрат и приводит к выделению того же СО2.

В 1990-х годах химики задумались над тем, что можно попробовать обойтись без водорода и заставить метан и диоксид углерода реагировать с получением метанола. Теплота дымовых газов, выбрасываемых электростанцией, может быть использована для ускорения и повышения эффективности их взаимодействия.

Этот способ получения метанола ранее был опробован для «чистых», без примесей, исходных ингридиентов, тогда как из трубы электростанции выходит смесь разнообразных газов, содержащая помимо двуокиси углерода окислы азота (NOx), азот, кислород, и т. п. До сих пор утилизация СО2 из такого «грязного» газового коктейля была неразрешимой проблемой, т.к. очистка от примесей требует дополнительных затрат энергии и, значит, приводит к новым выбросам диоксида углерода. К тому же NOx является токсичным загрязняющим веществом, от которого очень трудно избавиться.

Однако исследователи не оставляют надежды получить топливо из диоксида углерода. Они решили пойти по другому пути, применив новую технологию катализации.

Вместо того, чтобы пытаться удалить NOx из газовой смеси, ученые рассчитывают использовать его в качестве ускорителя реакции. С этой целью ведется разработка нового поколения нано-структурированных магнитных катализаторов.

Благодаря своим магнитным свойствам, такие катализаторы на основе соединений металлов (например, оксида кобальта) могут перемещаться в магнитных полях, которые «перемешивают» их, не давая реакции прекратиться и делая её более эффективной.

Будет ли новая технология выгодной с экономической и экологической точки зрения? Поможет ли преодолеть «замкнутый круг», в который до сих пор попадали разнообразные методики утилизации диоксида углерода? Для того, чтобы ответить на эти вопросы, потребуется немало исследований в области химии, физики и материаловедения. Однако предварительные технико-экономические расчеты позволяют группе Оксфордского университета надеяться, что им удастся заставить CO2, который мы выбрасываем в атмосферу, стать дополнительным источником энергии.

По сообщению University of Oxford Sciense Blog