27.05.2021 13:49
BobcatKat 28 3700 Источник

Международная команда исследователей создала одноступенчатый процесс конверсии углекислого газа в топливо при помощи нетепловой плазмы. Новый метод сократит затраты на производство и выбросы углекислого газа в окружающую среду.

Несмотря на исследования в области зелёной экономики и поиск альтернативных источников энергии, потребность человека в углеводородном топливе не снижается. В процессе сжигания и переработки углеводородного топлива в окружающую среду выделяется большое количество углекислого газа (CO?), избыток которого оказывает сильное воздействие на глобальный климат.  

Для использования избыточного CO? ещё в начале XX века исследователи разработали способ переработки газа обратно в топливо. Конверсия достигается путём его гидратации методом Фишера-Тропша, для чего необходимы дорогие катализаторы. Процесс переработки проходит в несколько этапов и требует высокой температуры (200—400 ?C) и давления (10—40 ст.атм). Это очень энергозатратно, поэтому исследователи ищут альтернативные способы конверсии и подбирают разные катализаторы. 

Команда учёных из Китая и США придумала использовать нетепловую плазму вместе с катализатором оксидом алюминия в методе Фишера-Тропша для сокращения времени на конверсию газа. 

Нетепловая плазма представляет из себя газ комнатной температуры с заряженными частицами. Они активируют молекулы углекислого газа и водорода в закрытом реакторе, не требуя при этом повышенных температур и концентрирующего газ давления. Благодаря этому плазма преобразует углекислый газ (CO?) в монооксид углерода (СО). Взаимодействие СО и водорода (H?) образует воду (H?O), метан (CH?) и углеводороды С2+. 

Данный метод позволил исследователям получить углеводороды при комнатной температуре (24 ?C) и обычном давлении (1 ст.атм). Таким образом, плазма удешевляет и упрощает синтез CO?.  

Исследователи планируют внедрить технологию в широкое производство и замкнуть производственную цепь, перерабатывая весь выделяемый углекислый газ. По словам учёных, замкнутая цепь не только снизит количество выбросов CO? в атмосферу, но и решит проблему с дефицитом топлива.   

Материалы исследования опубликованы в статье «One-step plasma-enabled catalytic carbon dioxide hydrogenation to higher hydrocarbons: significance of catalyst-bed configuration» в журнале Green Chemistry Doi.org/10.1039/D0GC03779F.