Учёным впервые удалось осуществить преобразование углекислого газа напрямую в метанол, который можно использовать в качестве сгораемого топлива или сырья для производства пластика. Это означает, что избыток находящегося в атмосфере углекислого газа, накопившегося из-за сжигания ископаемого топлива, можно не только удалить из атмосферы, но и пустить в дело.
Исследователям из Университета Южной Калифорнии удалось подобрать гомогенный катализатор для преобразования CO2 в CH3OH – то есть, катализатор, находящийся в одной фазе с реагирующими веществами.
Катализатор представляет собой раствор, содержащий металл рутений. Исследование возможности применения рутения в качестве гомогенного катализатора было начато ещё четыре года назад. И вот реакция с этим катализатором, наконец, стала возможной.
Реакция проходит при температуре в 150 градусов Цельсия. При этом катализатор спокойно выдерживает такую температуру, практически не расходуется и может быть многократно использован повторно. Достигнута высокая скорость реакции, а доля преобразованного углекислого газа доходит до 79%. Получающийся метанол растворён в воде, но может быть легко извлечён через дистилляцию.
«Разработка стабильного катализатора для преобразования углекислого газа в метанол была сложной задачей,- говорит ведущий автор работы, Сурья Пракаш [Surya Prakash]. – Большинство катализаторов доходят лишь до стадии формирования муравьиной кислоты. Кроме того, необходим был катализатор, дающий прямое преобразование исходных веществ в метанол. И мы решили обе задачи».
Учёные надеются, что их работа поможет в скором будущем организовать искусственный круговорот углекислого газа в природе, в помощь естественному. В природе углекислый газ усваивается растениями и морским планктоном, но избыточное сжигание человеком ископаемого топлива приводит к тому, что естественные процессы не справляются с излишками газа. Считается, что CO2 является парниковым газом и приводит к тому, что атмосфера и поверхность планеты постепенно разогревается – т.н. «глобальное потепление».
Рутений — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер — 44. Простое вещество рутений — переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам. Первооткрыватель рутения К. К. Клаус назвал элемент в честь России (Ruthenia — латинское название Руси/России).
Комментарии (19)
vmarunin
28.01.2016 23:29+2Ага! реакция такая CO2 +3H2 -> CH3OH + H2O.
Интересно, а откуда берётся водород в этой схеме и если у нас есть завались водорода, то зачем жечь углеродное топливо?
И куда потом девать метанол? Скорее всего он опять сгорит и даст те же CO2. Не хранить же его в бочкахDr_B
29.01.2016 00:06На сколько понял, в оригинале сказано, что целью было получить не метанол, а именно связать водород, чтобы его таким образом хранить. Метанолу будут рады, например, крупнотоннажные органики.
isden
29.01.2016 09:32Насколько вижу, часть водорода уходит в воду, откуда его доставать потом будет не очень просто. Плюс еще постоянный подогрев катализатора нужен (->энергозатраты).
pda0
29.01.2016 09:58Думаю, что водород здесь берётся из ионов H+ в воде (она слегка диссоциирует). Метанол, да, жечь. В ДВС и топливных элементах. Собственно, проблема не в производстве энергии, а в транспортировке и доступности. А так же в хранении.
arheops
29.01.2016 20:52ну давайте пофантазируем о том, где может взятся водород и зачем его там в метанол преобразовать. вот допустим у вас есть атомная електростанция. с этой технологией вы можете
1) ночью получить водород гидролизом, запаковать его в метанол и залить в обычные баки для бензина. а потом бензовозом(или по трубопроводу не намного сложнее обычного водопровода) перевезти избыток электроенергии на теплостаницию либо заправить авто.
2) построить станцию там, где на нее не жалуются зеленые(например, в сахаре), дальше смотри п.1
3) пропустить воду через зону реактора с цинковым катализатором и получить напрямую o2+h2 без необходимости в генераторах.
ну и то же самое вы можете проделать например с ветростанцией. например поставить ее в какомто ну ОЧЕНЬ ветренном месте типа южной африки, к ней завод, а потом танкерами в европу метанолчику подвезти.
температура 150 для химии вобщемто низкая.
правда, немного смущает необходимость редкого металла. но тут зависит от расхода. и еще от отравления другими газами и пылью смеси.slong
29.01.2016 21:18ну не гидролизом а электролизом…
А по поводу упаковки — ну тут возникает тогда вопрос где взять углекислый газ. Теплоэлектростанции довольно гибкие чтобы сглаживать большие разницы ночной и дневной, а в случае атомных и прочих ветряков появляется проблема CO2.
В общем если глянуть оригинал статьи там очень пространно говорят об том куда а больше рассуждают об влиянии растворителей и носителей на проценты выходаarheops
29.01.2016 22:11ну так и правильно. у них задача решить проблему. а применять будут други люди.
у Сo2 достаточно высокая температура вымораживания из воздуха. можно ли просто растворять воздух — зависит от необходимой концентрации.
vmarunin
30.01.2016 00:54То есть если у нас есть дофига энергии (на электролиз), то мы таким образом можем её запасти в «жидком» виде, так?
Правда с очень неважнецким КПД. Электролиз воды очень не эффективен (процентов 50 КПД), сжигание топлива тоже не больше 50% (это если не считать тепло, с теплом и 70% выходит)
Как альтернатива — жечь водород. Минус стадия получения метанола, которая тоже с неидеальным КПД. Но надо хранить водород, в случае энергоаккумулятора для АЭС — не так сложно.
Тем более, что с металлами платиновой группы можно «жечь» водород в топливных элементах с очень высоким КПД. Правда цена за киловатт кусается.
Из «Сахары» можно кинуть проводок, потери, конечно, будут изрядные, но не факт, что больше чем в цикле электролиз->метанол->сжигание
Проблема аккумулирования больших объёмов энергии, конечно, есть. Но и решения тоже есть, ГАЭС, свинцовые аккумуляторы, литиевые, ванадиевые жидкости, газ под давлением и т.д.arheops
30.01.2016 02:36у ЛЭП на 1000квольт тоже КПД в реальности 77% вроде бы. у фотосинетеза вообще смешной КПД(для листа 5-10, для планеты в целом 0.2%), что не мешает его использовать. дело в доступности ресурсов. в данный момент избыток ЭН с 2 до 6 утра фактически не аккумулируется, вообще никак.
slong
29.01.2016 09:58Единственное что забыли написать что преобразуется не просто так, а все же в присутствии просто громадного количества водорода. Который тоже как бы надо получить. И в данном случае пропускание через воду с водорослями выглядит значительно более интересным.
iddqd_id
29.01.2016 09:58-2Бред. Бред чистой воды. Выбросы СО2 почти все газообразные, а жидкий никто просто так не выбрасывает. А катализатор гомогенный. Т.е. сначала надо получить жидкий СО2 и лишь потом можно получить метанол. Уж проще получать по старинке из синтез-газа.
arheops
29.01.2016 11:07какой жидкий CO2 при температуре 150? растворенный в жидкости(воде). под давлением наверно. растворяется он прекрасно.
pipinkey
29.01.2016 11:07Ещё в институте нам рассказывали про различные варианты утилизации уходящих газов при сжигании угля и газа на тепловых станциях. Если коротко: в уходящих газах содержатся оксиды серы и азота, углекислота и ещё по мелочи(зависит от типа сжигаемого топлива). В СССР вели наработки по повторному использованию этих элементов ещё с 60-х годов. Но, как обычно, всё упёрлось в экономическую составляющую. Проще выбросить в атмосферу и забыть.
Про СО2 — насколько мне известно в РФ на нескольких станциях есть установки, которые прогоняют часть уходящих газов через декарбонизатор(предварительно охладив и сконденсировав их) и далее концентрируют СО2 и используют в собственных нуждах. Но это только в качестве эксперимента.
potan
29.01.2016 13:56А от куда берется энергия на это преобразование? В виде водорода, электричества, света или еще как-то?
niXman
Это все очень радует, но станет сильно радостней тогда, когда это все начнет применяться массово.