Опция
Если преобразовать CO2 в синтез-газ, то получится ценное сырье для химической промышленности. Исследователи из TU Wien показывают, как это работает даже при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Любой, кто думает об CO2, вероятно, быстро придумает такие термины, как вредный для климата или отходы. В то время как СО2 был чистым отходом в течение долгого времени, разрабатывается все больше и больше процессов, с помощью которых парниковый газ может быть преобразован в ценное сырье. Затем химия говорит о «химикатах с добавленной стоимостью». Новый материал, который делает это возможным, был разработан в Венском технологическом университете и недавно представлен в журнале Communications Chemistry.
Исследовательская группа Доминика Эдера разработала новый материал, облегчающий преобразование CO2. Это MOCHA – это металлоорганические халькогенолатные соединения, которые служат катализаторами. Результатом электрохимической конверсии является синтез-газ, или сокращенно синтез-газ, который является важным сырьем для химической промышленности.
CO2 становится синтез-газом
Сингаз представляет собой смесь окиси углерода (CO), водорода (H2) и других газов и используется в качестве сырья для других веществ. Одной из важнейших областей применения является производство удобрений, в котором аммиак производится из синтез-газа. Однако его также можно использовать для производства топлива, такого как дизельное топливо, или для производства метанола, который используется в топливных элементах. Поскольку извлечение СО2 из атмосферы достаточно энергоемко, целесообразно извлекать СО2 из промышленных предприятий. Поэтому он может служить исходным материалом для различных химических веществ.
Однако предыдущие способы требуют высоких температур и давления, а также дорогих катализаторов. Поэтому венские исследователи искали катализаторы, с помощью которых синтез-газ также можно было бы производить при низких температурах и атмосферном давлении. «MOCHA работают иначе, чем катализаторы, используемые до сих пор: вместо тепла подается электричество для активации катализатора и инициирования преобразования CO2 в синтез-газ», — объясняет младший руководитель группы Догукан Апайдин, отвечающий за методы преобразования CO2 в исследования исследовательской группы.
MOCHA как решение проблем
MOCHA составляют класс материалов, которые были разработаны почти 20 лет назад, но до сих пор не нашли применения. Поэтому органо-неорганические гибридные материалы приобрели популярность только в последние годы. Исследователи TU признали потенциал MOCHA в качестве катализаторов и впервые провели с ними эксперименты. Однако они столкнулись с рядом проблем: предыдущие методы синтеза производили лишь небольшое количество продукта и требовали много времени. «Используя наш метод синтеза, мы смогли значительно увеличить количество продукта и сократить продолжительность с 72 до пяти часов», — объясняет Апайдин новый производственный процесс для МОКА.
Первые испытания показали, что каталитическая эффективность МОКГ при производстве синтез-газа из СО2 сравнима с таковой у ранее установленных катализаторов. Кроме того, они требуют гораздо меньше энергии, так как вся реакция может быть проведена при комнатной температуре. Кроме того, MOCHA оказались чрезвычайно стабильными. Их можно использовать в разных растворителях, при разных температурах или условиях pH, и они сохраняют свою форму даже после катализа.
Тем не менее, есть некоторые параметры, которые команда Догукан Апайдин и докторант Ханна Рабл все еще исследуют. Использование одних и тех же электродов несколько раз для подачи энергии в виде тока показывает небольшое снижение производительности. В настоящее время в рамках долгосрочных экспериментов исследуется вопрос о том, как улучшить связь между MOCHA и электродами, чтобы предотвратить падение производительности. «Мы все еще находимся на ранней стадии применения», — отмечает Догукан Апайдин. «Мне нравится сравнивать это с солнечными системами, которые 30 лет назад были намного сложнее и дороже в производстве, чем сегодня. Однако при соответствующей инфраструктуре и политической воле МОКА в будущем также можно будет широко использовать для преобразования CO2 в синтез-газ и таким образом внести свой вклад в защиту климата», — уверен Апайдин.
