Ученые разработали метод переработки CO2 в топливо

Ученые Йельского университета разработали более эффективный процесс преобразования выбросов CO2 в метанол с использованием катализатора «два в одном». Это делает улавливание углерода более масштабируемым для промышленного использования. В исследовании, опубликованном в Nature Nanotechnology, химик Хайлян Ван и его команда подробно описывают свой последний прорыв.

Метанол, широко используемое жидкое топливо для двигателей внутреннего сгорания и других применений, предлагает многообещающий способ сокращения выбросов парниковых газов и борьбы с изменением климата. Этот процесс может иметь далеко идущие применения во всей промышленности.

«Это новая стратегия, которая выводит сокращение CO2 в метаноле на новый уровень», — сказал Ван, профессор химии на факультете искусств и наук Йельского университета и ведущий автор нового исследования. Он также является членом Йельского института энергетических наук и Йельского центра по естественному улавливанию углерода.

Превращение CO2 в метанол — это двухэтапная химическая реакция. Сначала CO2 реагирует с катализатором, превращаясь в оксид углерода (CO). Затем CO подвергается каталитической реакции, превращаясь в метанол. Наиболее эффективный предыдущий процесс, также разработанный в лаборатории Вана, включал в себя один катализатор, состоящий из молекул тетрааминофталоцианина кобальта, нанесенных на углеродные нанотрубки.

Однако на этом одноцентровом катализаторе два этапа реакции не совпадают: преобразование CO2 в CO не столь эффективно и избирательно, что представляет собой проблему для ученых, пытающихся разработать надежный процесс, который можно масштабировать для промышленного использования.

«Наличие только одного типа каталитического центра не было оптимальным для обоих этапов реакции, — сказал Цзин Ли, научный сотрудник в лаборатории Вана и первый автор нового исследования. — Чтобы избежать этого компромисса, мы теперь разработали катализатор “два в одном”».

Новый процесс начинается с участка тетраметоксифталоцианина никеля для превращения CO2 в CO. Затем вновь образованный CO мигрирует на участок кобальта — специалисты по катализу называют это «перетеканием» — для завершения восстановления до метанола.

«Наша работа предлагает потенциально масштабируемое решение для сокращения выбросов углерода и ускорения перехода к более чистой энергии», — сказал Конор Руни, бывший аспирант лаборатории Вана и соавтор нового исследования.

Ранее ученые создали новый аккумулятор, который преобразует ядерную энергию в электричество с помощью светового излучения. Атомные электростанции, которые производят около 20% электроэнергии в США, почти не загрязняют атмосферу, однако генерируют опасные радиоактивные отходы. Безопасная утилизация таких отходов представляет собой непростую задачу.