Куда деть углекислый газ? 5 изобретений ученых

1. Литиево-двуокись углеродные батареи

Ученые из Массачусетского технологического института предлагают создавать батареи из литий-углекислого газа. Ранее для создания подобных батарей требовались металлические катализаторы, однако исследователи нашли способ использовать вместо них углеродный электрод.

Технология процесса заключается в следующем: в раствор амина добавляют углекислый газ для его активации. Полученную смесь объединяют с другим жидким электролитом и используют в батарее с углеродным катодом и литиевым анодом.

«Водные амины и неводные электролиты батареи - обычно не используются вместе, но мы обнаружили, что их комбинация создает новое и интересное поведение, которое может увеличить разрядное напряжение и обеспечить постоянную конверсию диоксида углерода», - сообщает автор исследования.

Батарея не только обеспечивает питание на уровне, сопоставимом с существующими литиево-газовыми батареями, но по мере того, как она разряжается, углекислый газ превращается в электролит твердой минеральной карбонатной формы.

2. Водородное топливо

Эта технология интересна тем, что позволяет получать 100% чистый монооксид углерода без каких-либо примесей вроде водорода и метана. Из монооксида углерода далее производят водородное топливо.

Углекислый газ улавливают с помощью губчатого никель-органического фотокатализатора. При проведении лабораторных испытаний ученые выяснили, что при размещении 1 грамма фотокатализатора в камере с углекислым газом сроком на один час получается 400 миллилитров монооксида углерода. Таким образом, свойства фотокатализатора позволят поглощать различные ядовитые газы.

3. Экологичный бетон

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) создали экологичный бетон из углекислого газа, который выбрасывают электростанции. Над проектом работали профессора в области химии, материаловедения, машиностроения и других дисциплин.

Новый строительный материал получил название CO₂NCRETE (англ. «concrete» – бетон). Для его создания используется технология 3D-печати.

Первый опытный небольшой образец уже был создан в лаборатории на принтере.

"Мы можем продемонстрировать процесс комбинирования извести и с диоксидом углерода для получения материала наподобие цемента", - поясняет ученый из Калифорнийского университета. - "Главный вызов, который мы видим, заключается в том, что мы не просто пытаемся разработать строительный материал. Мы пытаемся разработать технологическое решение, интегрированную технологию, которая идет прямо от CO₂ до готового продукта".

4. Пластик, ткань и смолы

Химики и микробиологи из американского университета Рутгерса нашли катализатор, который может превращать CO₂ в пластик, ткани, смолы и другие продукты.

Электрокатализаторы являются первыми материалами помимо ферментов, которые могут превращать углекислый газ и воду в углеродные строительные блоки, содержащие один, два, три или четыре атома углерода с эффективностью более 99%. В частности, метилглиоксаль (C3) и 2,3-фурандиол (C4) можно использовать в качестве прекурсоров для пластмасс, адгезивов и фармацевтических препаратов. При этом метилглиоксаль может заменить токсичный формальдегид и сделать химическое производство безопаснее.

Открытие основано на принципах искусственного фотосинтеза. В основном для переработки CO₂ в химическое сырье необходимы пять катализаторов из никеля и фосфора — при этом подобный способ переработки углекислого газа является намного дешевле существующего аналога, когда из CO₂ может быть образован метанол, этанол, метан и этилен.

Выбор катализатора определяет, сколько атомов углерода необходимо сложить вместе, чтобы получить нужные молекулы или даже полимеры. В дальнейшем химики попробуют создавать сырье для полимерной промышленности из возобновляемых источников топлива.

5. Захоронение в морских впадинах

Еще в 1977 году итальянский энергетик Э.Маркетти предложил выделять двуокись углерода из дыма электростанций и закачивать ее в океанские впадины, где она останется навсегда. Однако прикидка затрат, проведенная экономистами в 1984 году, показала, что стоимость электроэнергии при этом удвоится.

Теперь, когда появились наглядные признаки глобального потепления, об этом предложении вспомнили. Специалисты работают над увеличением эффективности и уменьшением стоимости этого процесса. Хотя многие говорят, что это то же самое, что заметать мусор под ковер.

В канадской провинции Альберта, делаются попытки избавляться от углекислого газа с прибылью. Здесь на глубине 1300 метров залегают пласты каменного угля - слишком глубоко, чтобы их разрабатывать. К тому же в месторождении угля содержится довольно много рудничного газа - того же метана, так что добывать здесь уголь было бы не только сложно, но и опасно. Канадские инженеры пробуют закачивать в эти пласты углекислый газ, вытесняя им наверх более легкий метан. С чистой двуокисью углерода это получается.

Сейчас инженеры собираются попробовать закачивать под землю неочищенный дым тепловой электростанции, тогда стоимость электроэнергии возрастет незначительно. В угольных пластах, говорят эксперимента торы, газы останутся на неопределенно долгое время.

Идея Маркетти в своем первозданном виде тоже имеет перспективы. У берегов Калифорнии и Гавайских островов уже проведены опыты по сбросу в океан, на большую глубину, жидкой двуокиси углерода. Она образует во впадинах дна холодные озера, а затем очень медленно растворяется в воде. Холодные воды с больших океанских глубин почти не поднимаются наверх. Если же накачивать жидкий углекислый газ на глубину 3650 метров и более, то на поверхности такого озера образуется гидрат углекислого газа, тонкая пленка вроде слоя льда, которая еще замедляет растворение. Потенциал океана как места для хранения нежелательного газа почти бесконечен.