Новый реактор, новые возможности
Исследователям удалось разработать реактор на основе солнечной энергии, который способен преобразовывать углекислый газ и различные пластиковые отходы в чистое топливо. Углекислый газ реактор может получать как из воздуха, так и из производственных выхлопных газов, что по своей сути является прорывным открытием.
Процесс работы реактора достаточно прост. Для начала весь углекислый газ превращается в специальный синтез-газ, из которого в дальнейшем и получается органическое топливо. Пластик перерабатывается в гликолевую кислоту, которая имеет широкое применение как в энергетике, так и в косметической промышленности.
Проект нельзя назвать завершенным, так как сама по себе установка требует немалого количества усовершенствований для дальнейшего повсеместного промышленного применения. Однако результаты проведенных тестов являются очень большим шагом в сторону экологически чистого топлива и безотходного производства энергии по всему миру.
В течение нескольких лет исследовательская группа профессора Эрвина Рейснера, базирующаяся на химическом факультете Юсуфа Хамида, разрабатывала экологически чистое топливо с нулевым содержанием углерода. Идея о создании такого синтеза во многом вдохновлена процессом фотосинтеза, с помощью которого растения преобразовывают солнечный свет и углекислый газ для создания воздуха, главного ресурса для всего живого на Земле. В самом реакторе содержатся специальные искусственные листья, реализующие процесс «промышленного фотосинтеза».
Как отделить CO2 от воздуха?
Изначально предполагалось использование только чистого газа СО2, но со временем была найдена возможность улавливать его и из воздуха, и из промышленных выхлопов.
Пока что, сам процесс улавливания газа сложен с технической стороны – установка не может автоматизировано получать СО2 из воздуха. Для создания эффективной технологии требуется разделять воздух на множество молекул и забирать из них то, что необходимо реактору. Также важно учитывать и концентрацию полученного газа, так как малейшие отклонения от стандарта могут критически повлиять на весь дальнейший процесс.
Мы заинтересованы не просто в декарбонизации, но и в дефоссилизации — нам нужно полностью отказаться от ископаемого топлива, чтобы создать по-настоящему самодостаточную экономику. В среднесрочной перспективе технология позволит сократить выбросы углекислого газа, извлекая его из промышленных отходов и превращая в топливо. Однако, в конечном счете, нам предстоит исключить ископаемое топливо из процесса и улавливать CO2 прямо из воздуха
— Эрвин Рейснер, глава исследовательской группы.
Одной из основных технологий для улавливания и хранения углекислого газа является CCS, после использования которой весь уловленный газ перемещается в специальные подземные хранилища. CCS в основном применяется с целью сократить выбросы углекислого газа в атмосферу во время продолжительной добычи нефти и природного газа. Однако исследователи уверены, что если уже сейчас начать преобразовывать уловленный газ в экологически чистое топливо, то все человечество могло бы избежать использования ископаемого топлива в будущем.
При пропускании воздуха через систему, содержащую щелочной раствор, CO2 избирательно улавливается, а оставшиеся от воздуха газы азота и кислорода, безвредно выводятся наружу. Этот процесс помогает получать концентрированный углекислый газ напрямую из воздуха.
На следующей ступени система содержит фотокатод и анод. Она состоит из двух отсеков: в первом отсеке находится улавливаемый раствор CO2, который преобразуется в синтез-газ, чистое топливо. В другом отсеке пластиковые отходы превращаются в полезные химические вещества, используя для этого только полученную из солнечных лучей энергию.
Зачем нужен пластик?
Исследователи пришли к необходимости перерабатывать пластик на другой стороне этой системы. Весь алгоритм по улавливанию углекислого газа очень сильно усложняет химическую составляющую всего процесса. Пластик своим распадом передает полученному углекислому газу необходимые ему электроны. Это стабилизирует процесс и добавляет эффективности всей системе, так как вместо одного лишь топлива она вырабатывает еще и полезный химический ресурс.
Система работает на солнечной энергии, и в процессе использует два вредных продукта — пластик и выбросы углекислого газа — чтобы преобразовать их в полезный эквивалент.
— доктор Саян Кар, соавтор исследования.
Сейчас ученые работают над небольшим демонстрационным устройством с повышенной эффективностью и практичностью, чтобы на нем показать все преимущества от использования такой системы. Они видят в этом будущее всей энергетики человечества, так как именно благодаря этой технологии появилась возможность прийти к безотходному производству энергии в ближайшем будущем.
