Исследователи использовали жидкие металлы для превращения углекислого газа обратно в твердый уголь, совершив первый в мире прорыв, который может изменить наш подход к улавливанию и хранению углерода.
Исследовательская группа под руководством Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, разработала новый метод, который может эффективно преобразовывать CO2 из газа в твердые частицы углерода.
Опубликованное в журнале Nature Communications исследование предлагает альтернативный путь безопасного и постоянного удаления парниковых газов из нашей атмосферы.
Современные технологии улавливания и хранения углерода сосредоточены на сжатии CO2 в жидкую форму, транспортировке его в подходящее место и закачке под землю.
Но внедрению препятствуют инженерные проблемы, вопросы экономической целесообразности и экологические опасения по поводу возможных утечек из мест хранения.
Исследователь RMIT доктор Торбен Даенеке сказал, что преобразование CO2 в твердое вещество может быть более устойчивым подходом.
«Хотя мы не можем буквально повернуть время вспять, превращение углекислого газа обратно в уголь и закапывание его обратно в землю немного похоже на перемотку часов по выбросам», - сказал Даенеке, член Австралийского исследовательского совета DECRA.
На сегодняшний день CO2 превращается в твердое вещество только при чрезвычайно высоких температурах, что делает его промышленно непригодным.
Используя жидкие металлы в качестве катализатора, мы показали, что можно превратить газ обратно в углерод при комнатной температуре в процессе, эффективном и масштабируемом.
«Несмотря на то, что необходимо провести дополнительные исследования, это важный первый шаг к созданию надежного хранилища углерода».
Как работает преобразование углерода
Ведущий автор, доктор Дорна Эсрафилзаде, научный сотрудник вице-канцлера Инженерной школы RMIT, разработала электрохимический метод улавливания и преобразования атмосферного CO2 в пригодный для хранения твердый углерод.
Для преобразования CO2 исследователи разработали жидкометаллический катализатор с особыми поверхностными свойствами, которые сделали его чрезвычайно эффективным в проведении электричества при химической активации поверхности.
Углекислый газ растворяют в стакане, наполненном жидким электролитом и небольшим количеством жидкого металла, который затем заряжают электрическим током.
CO2 медленно превращается в твердые хлопья углерода, которые естественным образом отделяются от поверхности жидкого металла, что позволяет непрерывно производить углеродистое твердое вещество.
Эзрафилзаде сказал, что полученный углерод также можно использовать в качестве электрода.
"Дополнительным преимуществом этого процесса является то, что углерод может удерживать электрический заряд, становясь суперконденсатором, поэтому его потенциально можно использовать в качестве компонента будущих транспортных средств."
"В процессе также производится синтетическое топливо в качестве побочного продукта, который также может иметь промышленное применение."
Исследование проводилось в Исследовательском центре RMIT по микронано и в Центре микроскопии и микроанализа RMIT с участием ведущего исследователя, почетного члена RMIT и лауреата премии ARC, профессора Куроша Калантар-Заде (ныне UNSW).
Исследование проводится при поддержке Центра будущих низкоэнергетических электронных технологий Австралийского исследовательского совета (FLEET) и Центра передового опыта ARC в области электроматериаловедения (ACES).
В сотрудничестве приняли участие исследователи из Германии (Университет Мюнстера), Китая (Нанкинский университет аэронавтики и астронавтики), США (Университет штата Северная Каролина) и Австралии (UNSW, Университет Вуллонгонга, Университет Монаша, QUT).