Яндекс.Метрика

​Парниковый эффект - одна из наиболее острых проблем современности, связанная кроме прочего с растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере Земли. Ученые давно ищут различные способы переработки CO2. Один из вариантов - преобразование в метан, синтетическое газовое топливо.

Из-за работы транспорта, тепловых электростанций, металлургической промышленности в атмосферу выделяется большое количество углекислого газа, который оказывает негативное влияние на состояние окружающей среды. "Утилизировать" излишний CO2 можно благодаря альтернативным источникам энергии - ветровым и солнечным электростанциям. Природные ресурсы не иссякнут, но они очень нестабильны: ветер может и не появиться, когда нужно, чтобы произвести больше электроэнергии. Однако это не единственный минус таких систем.

- Допустим, у нас есть ветрогенератор, входящий в энергосеть, - поясняет научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН кандидат химических наук Жанна Веселовская. - Если сильный порыв дует ночью, появляется избыток электроэнергии, потому что потребителей в такое время немного. Ее надо как-то запасти - например, преобразовав в топливо, которое можно долго хранить.

Первый этап такого процесса - электролиз воды, итогом которого является выделение водорода и кислорода, причем последний поступает обратно в атмосферу. H 2 - экологически чистое топливо, но с ним есть сложности: водород в сравнении, например, c метаном гораздо более взрывоопасен и требует немало усилий для хранения. Поэтому и нужен второй этап преобразования - применение реакции Сабатье, в которой водород взаимодействует с углекислым газом при повышенной температуре в присутствии катализатора. В результате получаются метан (CH 4 ) и вода.

- Выходит, полученный благодаря электролизу водород используется для преобразования в метан, при сжигании которого снова вырабатывается энергия - только уже не электрическая, а тепловая, - рассказывает Жанна Веселовская. - Энергия в этом топливе хранится в форме химических связей, и ее можно использовать по мере потребности. Инфраструктура для таких технологий уже существует - способные транспортировать CH 4 на большие расстояния газопроводы, хранилища, система доставки к конечному потребителю. Метан может быть использован и для транспорта, хотя сейчас в автомобилях привычнее применять бензиновые и дизельные двигатели. Например, в Германии уже есть развитая инфраструктура метановых заправок, и автоконцерн "Ауди" даже разработал автомобиль, двигатель которого рассчитан на CH 4.

Особенность предложенной новосибирскими учеными идеи заключается в том, что углекислый газ предлагается брать непосредственно из воздуха - вместо того чтобы поглощать из дыма тепловых электростанций, работающих на углеводородном топливе. Там высокая концентрация углекислого газа, и это удобно, но возникает проблема с его транспортировкой к месту производства водорода. Поэтому проще получать CO 2 прямиком из воздуха, что можно делать в любой точке планеты.

Однако для этого необходим еще один важный элемент - материал (сорбент), позволяющий сконцентрировать CO2, так как его содержание в воздухе относительно невелико. Сорбент также должен не бояться воды, присутствующей в воздухе, и отдавать углекислый газ после того, как его поглотит, - такой процесс называется регенерацией материала. Для этого сорбент необходимо нагреть до определенной температуры - в идеале невысокой для большей экономии энергии.

- Мы использовали карбонат калия (K 2CO 3), - добавляет Жанна Веселовская. - Он относится к хемосорбентам, образующим химические соединения при взаимодействии с поглощаемым веществом. У них высокая емкость и селективность в сравнении с обычными сорбентами - ведь в воздухе немало других газов, которые нужно отделять.

Однако у кристаллического карбоната калия есть один недостаток - низкая скорость сорбции. Чтобы это исправить, активный компонент - карбонат калия - необходимо диспергировать (измельчить), так как у множества маленьких частиц доля поверхностных атомов больше, и, соответственно, они более реакционноспособны. Здесь на помощь приходит пористый носитель (в данном случае - на основе оксида алюминия), который пропитывается активным компонентом.

- K 2 COнужен, чтобы сконцентрировать углекислый газ из воздуха, а носитель здесь - как губка с наноразмерными порами: в них и закрепляется карбонат калия, - поясняет исследовательница. - Когда эта система взаимодействует с воздухом при комнатной температуре, углекислый газ вступает в реакцию с частицами активного компонента внутри носителя и образует фазы, которые содержат больше CO 2. Помимо прочего, носитель улучшает прочностные характеристики и механическую стабильность сорбента.

Таким образом, материал нагревается, чтобы отдать углекислый газ, после чего сконцентрированный CO2 смешивается с уже полученным при электролизе водородом и отправляется в реактор, где находится катализатор метанирования - никелевый или рутениевый. Инженерные решения для исполнения могут быть разными: например, в проточный адсорбер помещен сорбент, а нагретый газ из него идет в отдельный реактор с катализатором.

- Разработанный нами материал хорошо себя показал в сравнении с другими, - подытоживает Жанна Веселовская. - Его еще нужно оптимизировать: сейчас температура регенерации составляет 300 °С, а ее уменьшение даст возможность снизить затраты. Говоря о новизне нашей работы, на развитие которой был дан грант РНФ, следует отметить: тот факт, что карбонат калия взаимодействует с углекислым газом на воздухе, хорошо известен и открыт не нами. Сорбенты на основе карбоната калия тоже изучались ранее. Вместе с тем, работ по применению этих материалов для сорбции углекислого газа из воздуха практически не было - равно как и по совмещению технологии концентрирования атмосферного CO 2 с его последующим метанированием.

Получаемое топливо можно использовать для обогрева помещений или заправки транспортных средств. Технология потенциально позволяет производить метан там, где расположен электрогенератор, работающий от альтернативного источника энергии. Это будет очень ценно в труднодоступных районах, куда топливо из-за особенностей местности доставлять сложно и дорого.

Алена Литвиненко

Сибирские ученые научились добывать топливо из воздуха и воды
Новосибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
В России получили топливо из воздуха и воды
Как бороться с СО2
Сибирские ученые разрабатывают экологичное топливо
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Топливо из воздуха и воды научились получать сибирские ученые
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились делать топливо из воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха.
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые обучились получать горючее из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Новосибирские ученые разрабатывают экологичное топливо
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Сибирские ученые научились превращать воду и воздух в горючее
Ученые Новосибирска научились получать топливо из воздуха
В России получили топливо из воздуха
Ученые Новосибирска научились получать топливо из воздуха
Ученые Новосибирска научились получать топливо из воздуха
Российские ученые заявили, что научились получать топливо из воздуха
Русские ученые выдумали, как превращать воду и воздух в горючее
Новосибирские ученые научились получать горючее из воды и воздуха
Сибирские ученые научились получать горючее из воды и воздуха
Российские ученые предложили способ создания топлива из воздуха
Российские ученые придумали, как превращать воду и воздух в топливо
Российские ученые изобрели способ получать топливо из воздуха
Российские ученые предложили способ создания топлива из воздуха
Топливо из воздуха научились делать ученые Сибири
Сибирские ученые научились превращать воду и воздух в топливо
Сибирские ученые научились превращать воду и воздух в топливо
Сибирские ученые предлагают обогревать помещения с помощью топлива из воды и воздуха
Сибирские ученые научились добывать топливо из воздуха и воды
Ученые из Новосибирска научились добывать экологическое топливо из воздуха
Ученые из Новосибирска научились добывать экологическое топливо из воздуха
"Ученые из Новосибирска научились добывать экологическое топливо из воздуха"
В Сибири научились делать топливо из воздуха
Углекислый газ в топливо научились перерабатывать новосибирские ученые
Топливо из воздуха предложили добывать новосибирские ученые
Сибирские ученые научились добывать экологичное топливо из воздуха
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Сибирские ученые научились превращать воду и воздух в топливо
Сибирские ученые придумали, как делать топливо из воздуха
Топливо из воздуха предложили добывать новосибирские ученые
Сибирские ученые добывают горючее из воды и воздуха
В России получили топливо из воздуха
В России получили топливо из воздуха
Сибирские ученые научились добывать экологичное топливо из воздуха
Новосибирские ученые научились добывать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые научились добывать экологичное топливо из воздуха
Сибирские ученые придумали, как делать топливо из воздуха
Сибирские ученые добывают горючее из воды и воздуха
Русские ученые сообщили, что научились получать горючее из воздуха
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Сибирские ученые разработали технологию получения топлива из воздуха
Российские ученые разработали способ добывать топливо из воздуха
Российские ученые разработали способ добывать топливо из воздуха
Ученые научились получать топливо из воды и воздуха
В РФ получили горючее из воздуха
Сибирские ученые добывают горючее из воды и воздуха
Новосибирские ученые разрабатывают экологичное топливо
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Сибирские ученые научились получать горючее из воды и воздуха
Новосибирские ученые научились добывать горючее из воды и воздуха
Новосибирские ученые научились получать горючее из воды и воздуха
Отыскали способ превращать воздух в горючее ученые из Новосибирска
Горючее из воздуха научились делать ученые Сибири
Сибирские ученые предлагают обогревать помещения при помощи топлива из воды и воздуха
Русские ученые изобрели способ получать горючее из воздуха
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Русские ученые выдумали, как превращать воду и воздух в горючее
Отыскали способ превращать воздух в горючее ученые из Новосибирска
Новосибирские ученые разрабатывают экологичное топливо
Нашли способ превращать воздух в топливо ученые из Новосибирска
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Новосибирские ученые научились добывать топливо из воды и воздуха
Сибирские ученые добывают топливо из воды и воздуха
Русские ученые изобрели способ получать горючее из воздуха
Ученые из Новосибирска научились добывать экологическое топливо из воздуха
Сибирские ученые добывают топливо из воды и воздуха
Школьник из Новосибирска запатентовал гальваническую электростанцию
Школьник из Новосибирска разработал уникальную гальваническую электростанцию
Новосибирский школьник запатентовал гальваническую электростанцию
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха.
Российские ученые предложили способ создания топлива из воздуха
В России научились добывать топливо из воздуха
В России научились добывать топливо из воздуха
Топливо... из воды и воздуха?
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Сибиряки научились получать топливо из воздуха и воды
В Сибири научились делать топливо из воздуха
В России научились создавать топливо из воздуха
В России научились создавать топливо из воздуха
Топливо из воздуха предложили добывать новосибирские ученые
Новосибирские ученые научились превращать воздух в топливо
Сибирские ученые научились делать топливо из воздуха
Ученые из Сибири научились создавать топливо из воздуха
Сибирские ученые научились делать топливо из воздуха
В Новосибирском институте оптимизируется способ получения топлива напрямую из воздуха
Новосибирские ученые научились превращать воздух в топливо
Зеленая химия Сибири. "В мире науки" №8-9, 2017
Российские ученые получили тепло из холода
Сибирские ученые научились получать топливо из воды и воздуха
Российские ученые догадались, как превратить холод в тепло
В России научились создавать топливо из воздуха
Сибирские ученые разрабатывают экологичное топливо
В Новосибирске научились получать топливо из воздуха и воды
Российские ученые разрабатывают экологичное топливо