Наука и производство

Преобразование углекислого газа

Инженеры-химики из UNSW Sydney разработали новую технологию, которая делает преобразование углекислого газа в химические строительные блоки для производства полезных промышленных продуктов, таких как топливо и пластмассы.

И если эта технология будет проверена в промышленных условиях и принята в широких масштабах, она может дать миру “дыхание” при переходе к “зеленой” экономике.

В статье, опубликованной сегодня в журнале “Передовые энергетические материалы”, доктор Рахман Дайян и доктор Эмма Ловелл из Школы химической инженерии UNSW подробно описывают способ создания наночастиц, которые способствуют преобразованию отходов углекислого газа в полезные промышленные компоненты.

Открытое пламя

Исследователи, проводившие свою работу в Научно-исследовательской лаборатории частиц и катализа под руководством профессора Розы Амаль, показывают, что, производя окись цинка при очень высоких температурах с помощью метода, называемого пиролиз пламенного спрея (FSP), они могут создавать наночастицы, которые действуют как катализатор превращения углекислого газа в “сингаз (синтез-газ)” – смесь водорода и окиси углерода, используемую в производстве промышленной продукции. Исследователи говорят, что этот метод дешевле и более масштабируемый в соответствии с требованиями тяжелой промышленности, чем тот, который доступен сегодня.

“Мы использовали открытое пламя, которое горит при 2000 градусах, для создания наночастиц окиси цинка, которые затем могут быть использованы для преобразования CO2, используя электричество, в сингаз”, – говорит доктор Ловелл.

“Сингаз часто считается химическим эквивалентом Lego, потому что два строительных блока – водород и окись углерода – могут быть использованы в различных соотношениях для производства таких вещей, как синтетическое дизельное топливо, метанол, алкоголь или пластмассы, которые являются очень важными промышленными прекурсорами“.

“Так что, по существу, то, что мы делаем, это преобразовываем CO2 в эти прекурсоры, которые можно использовать, чтобы сделать все эти жизненно важные промышленные химикаты”.

Замыкание петли

В промышленных условиях, электролизер, содержащий частицы оксида цинка, произведенного ФСП, может быть использован для преобразования отходов CO2 в полезные перестановки сингаза, говорит доктор Дайян.

“Отходы CO2 от, скажем, электростанции или цементного завода, могут быть пропущены через этот электролизер, а внутри мы имеем наш напыленный пламенем материал окиси цинка в виде электрода. Когда мы пропускаем отходы CO2, он перерабатывается с помощью электричества и высвобождается из розетки в виде сингаза в смеси CO и водорода”, – говорит он.

Исследователи говорят, что, по сути, они замыкают углеродную петлю в промышленных процессах, которые создают вредные парниковые газы. И, внося небольшие коррективы в способ сжигания наночастиц с помощью технологии FSP, они могут определить конечную смесь строительных блоков сингаза, образующихся в результате преобразования углекислого газа.

“В настоящее время вы генерируете сингаз, используя природный газ, а значит, и ископаемое топливо”, – говорит доктор Дайян. “Но мы используем отходящий углекислый газ, а затем преобразовываем его в сингаз в соотношении, зависящем от того, в какой отрасли промышленности вы хотите его использовать”.

Например, соотношение “один к одному” между оксидом углерода и водородом позволяет использовать сингаз в качестве топлива. Но соотношение между четырьмя частями окиси углерода и одной частью водорода подходит для создания пластмасс, говорит доктор Дайян.

Дешевый и доступный

Выбрав в качестве катализатора окись цинка, исследователи позаботились о том, чтобы их раствор остался более дешевой альтернативой тому, что было предпринято ранее в этом пространстве.

“В прошлых попытках использовались дорогие материалы, такие как палладий, но это первый случай, когда очень дешевый и обильный материал, добытый в Австралии, был успешно применен для решения проблемы конверсии углекислого газа в отходы”, – говорит доктор Дайян.

Д-р Ловелл добавляет, что метод преобразование углекислого газа также делает привлекательным использование системы пламени FSP для создания и контроля этих ценных материалов.

“Это означает, что его можно использовать в промышленности, его можно масштабировать, он очень быстро делает материалы и очень эффективен”, – говорит она.

“Нам не нужно беспокоиться о сложных методах синтеза, в которых используются действительно дорогие металлы и прекурсоры – мы можем сжечь его и за 10 минут подготовить эти частицы к работе”. И, контролируя то, как мы сжигаем его, мы можем контролировать эти соотношения желаемых строительных блоков из сингаза”.

Масштабирование

В то время как дуэт уже построил электролизер, который был протестирован с отходами CO2 газа, содержащего загрязняющие вещества, расширение технологии до такой степени, что она может преобразовать все отходы углекислого газа, выделяемого электростанцией, все еще является шагом вниз по траектории.

“Идея заключается в том, что мы можем взять точечный источник CO2, например, угольную электростанцию, газовую электростанцию или даже газовую шахту, где высвобождается огромное количество чистого CO2, и мы можем существенно модернизировать эту технологию на заднем конце этих электростанций”. Тогда вы сможете улавливать образующийся CO2 и преобразовывать его в нечто чрезвычайно ценное для промышленности”, – говорит д-р Ловелл.

Следующим проектом группы станет испытание их наноматериалов в установке для дымовых газов. Это позволит убедиться, что они устойчивы к суровым условиям и другим химическим веществам, встречающимся в промышленности.

Преобразование углекислого газа вы можете обсудить на нашем форуме.

Метки
Обсудить статью на форуме

Администратор

Впереди еще много нового!

Related Articles

Back to top button
Close