Меню категорий
SharesPro
29.06.2020 15:32
0
Инженеры нашли отличный способ превратить углекислый газ в полезный материал

Инженеры-химики из UNSW Sydney разработали новую технологию, которая помогает преобразовывать вредные выбросы углекислого газа в химические строительные блоки для производства полезных промышленных продуктов, таких как топливо и пластмасса.

И если эта технология будет принята в широком масштабе, данный процесс может дать миру передышку по мере его перехода к зеленой экономике.

В статье журнала Advanced Energy Materials доктор Рахман Дайян (Rahman Daiyan) и доктор Эмма Ловелл (Emma Lovell) из Школы химического машиностроения UNSW подробно описывают способ создания наночастиц, способствующих превращению отработанного диоксида углерода в полезные промышленные компоненты.

Открытый огонь

Исследователи, которые выполняли свою работу в Исследовательской лаборатории частиц и катализа под руководством профессора Scientia Роуз Амаль (Rose Amal), показывают, что при изготовлении оксида цинка при очень высоких температурах с использованием технологии, называемой пиролизом с пламенным распылением (FSP), они могут создавать наночастицы, которые действуют как катализатор превращения углекислого газа в «синтез-газ» — смесь водорода и окиси углерода, используемая в производстве промышленных товаров. Исследователи говорят, что этот метод дешевле и более масштабируем для требований тяжелой промышленности, чем тот, который доступен сегодня.

«Мы использовали открытое пламя, температура которого 2 тыс. градусов, чтобы создать наночастицы оксида цинка, которые затем можно использовать для преобразования CO2, используя электричество, в синтез-газ», — говорит доктор Ловелл.

Синтез-газ часто считается химическим эквивалентом деталей Lego, потому что два строительных блока — водород и угарный газ — могут использоваться в различных соотношениях для создания таких вещей, как синтетическое дизельное топливо, метанол, спирт или пластмассы, которые являются очень важными промышленными прекурсорами.

«По сути, то, что мы делаем, — это превращение CO2 в эти прекурсоры, которые можно использовать для производства всех этих жизненно важных промышленных химикатов».

Закрытие цикла

По словам доктора Дайяна, в промышленных условиях электролизер, содержащий частицы оксида цинка, произведенные FSP, может быть использован для преобразования отработанного CO2 в полезные модификации синтез-газа.

«Отработанный CO2, скажем, с электростанции или цементного завода, может быть пропущен через этот электролизер, и также у нас есть материал из оксида цинка, нанесенный распылением в форме электрода. Когда мы пропускаем отработанный CO2, он обрабатывается с помощью электричества и выпускается из розетки в виде синтез-газа в смеси CO и водорода», — говорит он.

Исследователи говорят, что фактически они замыкают углеродную петлю в промышленных процессах, которые создают вредные парниковые газы. И, внося небольшие изменения в способ сжигания наночастиц с помощью метода FSP, они могут определять возможное сочетание строительных блоков синтез-газа, образующихся при конверсии углекислого газа. «В настоящее время синтез-газ генерируют с использованием природного газа, то есть из ископаемого топлива», — говорит д-р Дайян. — Но мы используем отработанный углекислый газ и затем конвертируем его в синтез-газ в разных соотношениях, в зависимости от того, в какой отрасли вы хотите его использовать».

Например, соотношение один к одному между оксидом углерода и водородом рождает синтез-газ, который можно использовать в качестве топлива. По словам доктора Дайяна, для создания пластмасс пригодно соотношение четырех частей монооксида углерода и одной части водорода.

Дешево и доступно

Выбирая оксид цинка в качестве катализатора, исследователи убедились, что их решение остается более дешевой альтернативой тому, что ранее предпринималось в этой области.

«В прошлых попытках использовались дорогие материалы, такие как палладий, но это первый случай, когда очень дешевый и обильный материал, добытый на месте в Австралии, был успешно применен для решения проблемы конверсии отходов углекислого газа», — говорит д-р Дайян.

Доктор Ловелл добавляет, что этот метод также привлекателен тем, что использует систему пламени FSP для создания и контроля этих ценных материалов.

«Это означает, что его можно использовать в промышленных масштабах, его можно масштабировать, очень быстро и очень эффективно изготавливать материалы», — говорит она. — Нам не нужно беспокоиться о сложных методах синтеза, в которых используются действительно дорогие металлы и прекурсоры — мы можем сжечь их, и через 10 минут эти частицы будут готовы к работе. И, контролируя, как мы их сжигаем, мы можем контролировать эти соотношения желаемых блоков синтез-газа».

Расширение

В то время как дуэт уже построил электролизер, который был протестирован с отработанным газом CO2, содержащим загрязняющие вещества, масштабирование технологии до точки, где она может преобразовать весь отходящий углекислый газ, выбрасываемый электростанцией, все еще неблизко.

«Идея состоит в том, что мы можем взять точечный источник CO2, такой как угольная электростанция, газовая электростанция или даже природный газовый рудник, где вы выпускаете огромное количество чистого CO2, и мы можем существенно модифицировать эту технологию. Тогда мы сможем уловить эти выбросы CO2 и превратить его во что-то очень ценное для промышленности», — говорит доктор Ловелл.

Следующим проектом группы будет испытание их наноматериалов в условиях дымовых газов, чтобы убедиться, что они устойчивы к суровым условиям и другим химическим веществам, содержащимся в промышленных отходящих газах.

Подписывайтесь на SharesPro в социальных сетях:
Telegram: t.me/sharespro
Instagram: www.instagram.com/sharespro/

Войдите, чтобы оставлять комментарии.

Получить консультацию