Замкнутый цикл чистой энергии: ученые преобразуют CO2 в чистое топливо

Ученые из Притцкеровской школы разработали метод преобразования углекислого газа (CO2) в чистое топливо и полезные химические вещества с почти 100%-ной эффективностью. Открытие способно кардинально изменить ход борьбы с изменением климата, создавая замкнутый цикл чистой энергии и снижая выбросы парниковых газов.

Международное энергетическое агентство (МЭА) уже давно указывает на необходимость развития технологий улавливания, использования и хранения углекислого газа (Carbon Capture, Utilisation and Storage, CCUS), чтобы значительно сократить глобальные выбросы CO2 к 2050 году. Новое открытие ученых из Чикагского университета является важным шагом в этом направлении.

Основная проблема, с которой сталкиваются технологии преобразования CO2, заключается в побочных продуктах – водород и карбонаты, – которые снижают эффективность процесса. Однако ученые нашли способ управлять молекулами воды, чтобы сделать процесс электрохимического восстановления углекислого газа (Electrochemical Carbon Dioxide Reduction, CO2R) более эффективным.

Использование органических растворителей и кислотных добавок позволило исследователям контролировать поведение воды, обеспечивая необходимое количество протонов для создания желаемых молекул без образования побочных продуктов.

«Из курса общей химии мы знаем, что углекислый газ реагирует с гидроксидом с образованием карбоната, что нежелательно, так как реакция истощает молекулу, которую мы хотим использовать», - объясняют ученые.

Новый метод достигает практически 100%-ной эффективности в умеренно кислых условиях, используя золото или цинк в качестве катализаторов. Особое внимание заслуживает использование цинка, который достаточно распространен, что делает процесс более экономичным и перспективным для промышленного применения. Открытие также может способствовать росту глобального рынка технологий улавливания и хранения углерода.

Специалисты отмечают, в перспективе можно использовать солнечную или ветровую энергию для преобразования углекислого газа обратно в топливо. Работа ученых имеет далеко идущие последствия для энергетического сектора и борьбы с изменением климата. Создание замкнутого цикла чистой энергии, который преобразует CO2 в полезные виды топлива, предлагает многообещающее решение для снижения выбросов парниковых газов и смягчения последствий глобального потепления.

Исследование также демонстрирует потенциал использования распространенных металлов, таких как цинк, в качестве катализаторов, открывая путь к более устойчивым и экономически эффективным каталитическим процессам в различных отраслях. Несмотря на то, что платина, серебро, золото – отличные катализаторы для исследовательских целей, но в промышленных масштабах их использование становится дорогим. Цинк призван создать баланс в этом направлении.