«Светлая сторона» углекислого газа: как наука извлекает пользу из промышленных выбросов
Углекислый газ (диоксид углерода, CO2) — один из ключевых факторов парникового эффекта на нашей планете, выбрасываемый в атмосферу в результате деятельности человека и провоцирующий изменение климата. Над проблемой утилизации диоксида углерода трудятся ученые всего мира. Один из подходов — использовать загрязнитель для получения полезных веществ и ценных материалов.
Ученые ВШЭ представили высокоэффективный катализатор, позволяющий использовать углекислый газ для получения органических соединений, применяемых в производстве лекарств, парфюмерии и ароматизаторов. В работе участвовали сотрудники ВШЭ, Казанского (Приволжского) федерального университета, Южно-Уральского государственного университета, а также нескольких зарубежных организаций: Каталонского института энергетических исследований (Испания), Ширазского университета, Научно-технологического университета Ирана, Тебризского университета и Центра исследований материалов и энергии (Иран). Исследование получило поддержку Российского научного фонда (проект № 23-73-10139).
Существующие катализаторы, ускоряющие преобразование диоксида углерода в ценные вещества, обладают рядом недостатков: дороговизной, недостаточной эффективностью и выделением большого количества побочных продуктов во время реакции (низкой избирательностью).
В то же время новый катализатор помогает превращать CO2 в органические вещества с эффективностью 77%. Для сравнения: у реакции превращения углекислого газа в этилен с помощью структур на основе серебра и меди результативность достигает менее 60%. Весьма высока и избирательность инновационного катализатора: во время испытаний продукты реакции на 60% состояли всего из двух веществ — метилбутанола и метилбутанона. Эти соединения применяют для получения медицинских препаратов, растворителей и ароматизаторов. Наконец, инновационный катализатор сохраняет активность и стабильность в течение как минимум десяти часов. Таким образом, при его использовании не будет необходимости в постоянных больших тратах на синтез и замену материала.
Новая технология основана на электрохимическом восстановлении углекислого газа — превращении CO2 в другие вещества под воздействием электротока. Для проведения реакции ученые разместили катализатор в электродной ячейке, куда постоянно подавался диоксид углерода.
«Реакция протекала при атмосферном давлении и комнатной температуре, что делает превращение энергетически выгодным и простым для масштабирования. Такие мягкие условия выгодно отличают разработанную методику от альтернативных подходов к восстановлению углекислого газа, обычно требующих значительных энергетических затрат», — подчеркнул доцент НИУ ВШЭ Ахмад Остовари Могаддам, руководивший проектом.
Утилизации углекислого газа посвящены сразу несколько разработок ВШЭ.
Ученые представили результаты исследования в издании The Journal of Physical Chemistry Letters. Разработчики планируют создать новые наночастицы, позволяющие сделать преобразование углекислого газа еще эффективнее и избирательнее. Исследователи также рассматривают применение новых катализаторов для улучшения аккумуляторных батарей нового поколения.
Источник: Пресс-служба ВШЭ