Глобальное потепление в значительной степени вызвано углекислым газом. Ученые из Ок-Риджской национальной лаборатории только что нашли способ превратить его во что-то лучшее.
Эти серые пятна ниже могут показаться вам незначительными, но для химиков они могут быть святым Граалем преобразования ископаемого топлива.
Микрофотография катализатора ORNL, показывающая углеродные наношипы, которые могут превращать углекислый газ в этанол. Кредит: ОРНЛ
Министерство энергетики потратило годы, пытаясь уменьшить количество углекислого газа в нашей атмосфере. Углекислый газ, или C02, выбрасывается в нашу атмосферу как при нашем дыхании, так и в качестве побочного продукта промышленного сжигания ископаемого топлива. Это также парниковый газ, то есть он удерживает тепло и нагревает температуру планеты. Фактически, по данным Агентства по охране окружающей среды, это «основной парниковый газ, выделяемый в результате деятельности человека». «В 2014 году на CO2 приходилось около 80,9% всех выбросов парниковых газов в США». Это означает, что это главный виновник изменения климата, и ученые изо всех сил стараются его остановить.
Ученые пробуют все: от хранения под землей до превращения в более чистый источник топлива. Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) случайно нашли способ сделать последнее путем преобразования CO2 в этанол - более чистый и экологически безопасный источник топлива.
Как бы странно это ни звучало, углекислый газ можно химически преобразовать в топливо. Это сложно сделать, так как он «химически неактивен», как сообщает Министерство энергетики (DOE). Углекислому газу нужен катализатор, «особое соединение, которое могло бы заставить углекислый газ реагировать с большей готовностью. При преобразовании углекислого газа из атмосферы в сахар растения используют органический катализатор, называемый ферментом», - продолжает Министерство энергетики. Исследователи из ORNL использовали «катализатор из углерода, меди и азота и приложили напряжение, чтобы вызвать сложную химическую реакцию, которая по существу обращает вспять процесс горения», объясняют они в пресс-релизе. Чтобы активировать углекислый газ на молекулярном уровне, они использовали нанотехнологии. Popular Mechanics объясняет этот процесс как «новую комбинацию меди и углерода, расположенных в виде наношипов на поверхности кремния. Нанотехнология позволяет проводить реакции очень точно и с минимальным количеством загрязняющих веществ». Исследователи ожидали, что углеродные наношипы станут первым шагом в долгом процессе, но были приятно удивлены, обнаружив, что это был единственный шаг, который им был нужен. Полную информацию они объясняют в журнале Chemistry Select, а вот видеоверсия:
«Используя обычные материалы, но сочетая их с нанотехнологиями, мы выяснили, как ограничить побочные реакции и в итоге получить то, что нам нужно», - сказал исследователь Адам Рондиноне в пресс-релизе ORNL.. Далее он объяснил New Atlas процесс, заявив, что «подобный процесс позволит вам потреблять дополнительное электричество, когда оно доступно для производства и хранения в виде этанола. Это могло бы помочь сбалансировать энергосистему, питаемую прерывистыми возобновляемыми источниками».
Это большое дело, потому что процесс ORNL химически нейтрализует вредные вещества с помощью обычных материалов и всего 1,2 вольта электричества - и он работает при комнатной температуре, а это означает, что «его можно легко запустить и остановить с небольшим энергозатраты», - поясняет Popular Mechanics. Они также указывают на еще одно дополнительное преимущество: этот процесс также можно использовать «в качестве временного хранилища энергии во время затишья в производстве возобновляемой энергии, сглаживая колебания в сети возобновляемой энергии.”
ORNL, по сути, создал способ удаления большого количества углекислого газа из нашей атмосферы дешевым, эффективным и масштабируемым способом, который, как надеется команда, может быть использован для уменьшения или полного прекращения производства углекислого газа из ископаемого топлива.. Согласно New Atlas, они работают над совершенствованием своих методов, чтобы «увеличить скорость производства этанола и лучше определить полный механизм селективного химического производства медно-углеродного катализатора».
Надеемся, они разработают систему, удобную для использования промышленными производителями. Если они это сделают, и если наше правительство подпишет его, этот процесс может стать следующим большим шагом в уменьшении изменения климата.