Ці можна ператварыць вуглякіслы газ у паліва?
1. Як пераўтварыць CO2 у паліва?
Па-першае, выкарыстанне сонечнай энергіі для пераўтварэння вуглякіслы газ і ваду ў паліва. Даследчыкі выкарыстоўваюць сонечную энергію для расшчаплення вуглякіслага газу і вады для атрымання такіх газаў, як вадарод, угарны газ або метан, якія затым перапрацоўваюцца для пераўтварэння іх у хімічныя рэчывы, якія можна выкарыстоўваць у якасці паліва. Такім чынам навукоўцам удалося ператварыць вуглякіслы газ у вокіс вугляроду, неабходны для рэакцыі Цвіака (Zviack).
Па-другое, мікробы выкарыстоўваюцца для пераўтварэння вуглякіслага газу ў арганічныя рэчывы. Выкарыстанне мікраарганізмаў (уключаючы водарасці і бактэрыі і г.д.) для выканання фотасінтэзу, пераўтварэння светлавой энергіі непасрэдна ў хімічную энергію і пераўтварэння вуглякіслага газу ў арганічныя рэчывы, такія як цукар, для атрымання паліва з біямасы. Напрыклад, даследчыкі выкарыстоўваюць водарасці для пераўтварэння сонечнай энергіі і вуглякіслага газу ў нафту і іншую біямасу для вытворчасці такіх рэчаў, як біядызель і біябензін.
Нарэшце, хімічная рэакцыя выкарыстоўваецца для пераўтварэння вуглякіслага газу ў паліва. Напрыклад, даследчыкі выкарыстоўваюць тэрмахімічныя або электрахімічныя рэакцыі для пераўтварэння вуглякіслага газу ў аміяк або іншыя арганічныя рэчывы, якія потым можна перапрацаваць у хімікаты, якія можна выкарыстоўваць у якасці паліва. Напрыклад, электрахімічнае аднаўленне выкарыстоўваецца для пераўтварэння вуглякіслага газу ў фармальныя кіслоты або арганічныя рэчывы, такія як мурашыная кіслата, якія затым далей сінтэзуюцца ў паліва і г.д.
2. Ці можна CO2 ператварыць у іншыя рэчы?
Рэчывы, здольныя ўзаемаператварацца з вуглякіслы газ ўключаюць расліны, жывёл, мікраарганізмы і некаторыя хімічныя рэакцыі.
Расліны з'яўляюцца найважнейшымі пераўтваральнікамі вуглякіслага газу. Яны ператвараюць вуглякіслы газ у арганічныя рэчывы шляхам фотасінтэзу, забяспечваючы такім чынам энергію, неабходную арганізмам. Фотасінтэз - гэта працэс, пры якім расліны паглынаюць ваду і вуглякіслы газ з сонечнай энергіі, затым выкарыстоўваюць атамы вугляроду ў іх для вытворчасці цукру і іншых арганічных рэчываў, адначасова вылучаючы кісларод. Гэтыя арганічныя рэчывы выкарыстоўваюцца раслінамі ў якасці сыравіны для іх росту і размнажэння, а вуглякіслы газ таксама вылучаецца раслінамі, завяршаючы такім чынам цыкл вуглякіслага газу.
Жывёлы і мікраарганізмы таксама могуць ператвараць вуглякіслы газ у кісларод у працэсе дыхання, асабліва некаторыя марскія арганізмы, такія як марскія водарасці і г.д., яны могуць ператвараць вялікую колькасць вуглякіслага газу ў арганічныя рэчывы, тым самым змяняючы марское асяроддзе.
Акрамя таго, некаторыя хімічныя рэакцыі могуць таксама ператвараць вуглякіслы газ у іншыя рэчывы. Напрыклад, спальванне вугалю можа ператвараць вуглякіслы газ у дыяксід серы і ваду, а карбанат кальцыя можа ператвараць вуглякіслы газ у карбанат кальцыя, які можна выкарыстоўваць для вырабу такіх матэрыялаў, як металы і цэмент. Акрамя таго, некаторыя хімічныя рэакцыі могуць таксама ператвараць вуглякіслы газ у вуглевадароды, такія як метан, і выкарыстоўваць іх у розных мэтах.
Такім чынам, расліны, жывёлы, мікробы і некаторыя хімічныя рэакцыі здольныя змяняць навакольнае асяроддзе шляхам пераўтварэння вуглякіслага газу ў іншыя рэчывы.
3. Ці можам мы ператварыць CO2 назад у вугаль?
Тэарэтычна гэта таксама магчыма.
Адкуль узяўся вугаль? Яго вырабляюць расліны, закапаныя ў зямлю. Элемент вугляроду ў раслінах часам паходзіць ад паглынання раслінамі вуглякіслы газ у паветры і ператвараючы іх у арганічныя рэчывы праз фотасінтэз. Такім чынам, пры аднолькавай колькасці моляў атамаў вугляроду энергія вуглякіслага газу ніжэй, чым у вугалю. Такім чынам, у прыродзе рэакцыя гарэння вугалю з выпрацоўкай вуглякіслага газу можа працякаць спантанна, калі першапачатковая энергія (напрыклад, запальванне) задаволена, але працэс ператварэння вуглякіслага газу ў арганічныя рэчывы не можа адбывацца спантанна і павінен праходзіць праз фотасінтэз, а энергія паступае ад сонца.
Калі казаць пра штучную перапрацоўку, то можна мадэляваць фотасінтэз і працэс утварэння вугалю. Аднак эканамічнай выгады зусім няма.
4. Ці можна CO2 ператварыць у прыродны газ?
Так, хімічны метад спажывае шмат энергіі, таму выйгрыш варты страт.
Пасадка дрэў, выкарыстанне прыроды для пераўтварэння займае шмат часу і патрабуе ад усіх доўгатэрміновых намаганняў, а таксама цвёрдай, паслядоўнай, практычнай і эфектыўнай палітыкі Z-F па павелічэнню расліннасці зямлі, а не памяншэння яе. Пасля таго, як расліннасць спажывае вуглякіслы газ, праз рух зямной кары, ён ператвараецца ў нафту і г.д., як у старажытныя часы.
Існуе таксама від збожжа, які паглынае вуглякіслы газ і непасрэдна вырабляе спірт і біягаз з збожжа і саломы, што таксама з'яўляецца трансфармацыяй
5. Што адбываецца пры змешванні вуглякіслага газу і вадароду?
Вуглякіслы газ а вадарод можа ўступаць у рэакцыю з утварэннем розных прадуктаў пры розных умовах рэакцыі:
1. Вуглякіслы газ і вадарод рэагуюць пры высокай тэмпературы з утварэннем угарнага газу і вады;
2. Вуглякіслы газ і вадарод рэагуюць пры высокай тэмпературы і высокім ціску з утварэннем метану і вады. Метан з'яўляецца найпростым арганічным рэчывам і асноўным кампанентам прыроднага газу, біягазу, кар'ернага газу і г.д., шырока вядомага як газ;
3. Дыяксід вугляроду і вадарод уступаюць у рэакцыю пры высокай тэмпературы і дадаюць каталізатар рутэній-фасфін-хромавае злучэнне для атрымання метанолу, які з'яўляецца найпростым насычаным аднаатамным спіртам і ўяўляе сабой бескаляровую і лятучую вадкасць з пахам спірту. Ён выкарыстоўваецца для вытворчасці фармальдэгіду і пестыцыдаў і г.д., а таксама выкарыстоўваецца ў якасці экстрагента для арганічных рэчываў і дэнатуратара для спірту.
6. Пераўтварэнне вуглякіслага газу ў вадкае паліва
Хімікі з Універсітэта Ілінойса здолелі стварыць паліва з вады, вуглякіслага газу і бачнага святла з дапамогай штучнага фотасінтэзу. Шляхам пераўтварэння вуглякіслага газу ў больш складаныя малекулы, такія як прапан, тэхналогія зялёнай энергетыкі паспяхова прасунулася наперад, каб выкарыстоўваць лішкі вуглякіслага газу і захоўваць сонечную энергію ў выглядзе хімічных сувязяў для выкарыстання ў перыяды нізкага сонечнага святла і пікавага попыту на энергію.
Расліны выкарыстоўваюць сонечнае святло для рэакцыі вады і вуглякіслага газу для атрымання высокаэнергетычнай глюкозы для захоўвання сонечнай энергіі. У новым даследаванні даследчыкі распрацавалі штучную рэакцыю з выкарыстаннем багатых электронамі наначасціц золата ў якасці каталізатара для пераўтварэння вуглякіслага газу і вады ў паліва з выкарыстаннем бачнага зялёнага святла, якое расліны выкарыстоўваюць у натуральным фотасінтэзе. Гэтыя новыя высновы былі апублікаваныя ў часопісе Nature Communications.
«Наша мэта складаецца ў тым, каб вырабляць складаныя, звадкаваныя вуглевадароды з лішку вуглякіслага газу і ўстойлівых крыніц энергіі, такіх як сонечная энергія», - сказаў Прашант Джайн, прафесар хіміі і сааўтар даследавання. "Вадкія віды паліва з'яўляюцца ідэальнымі, таму што яны сумяшчальныя з газападобнымі відамі паліва. Яны прасцей, бяспечней і больш эканамічным у транспарціроўцы, і яны складаюцца з малекул з доўгім ланцугом з большай колькасцю сувязяў, што азначае, што яны больш энергаёмістыя".
У лабараторыі Джайна Сунджу Юй, дактарант і першы аўтар даследавання, выкарыстаў металічны каталізатар для паглынання зялёнага святла і транспарту электронаў і пратонаў, неабходных для хімічнай рэакцыі вуглякіслага газу і вады, дзейнічаючы як хларафіл у натуральным фотасінтэзе.
Наначасціцы золата асабліва добра працуюць у якасці каталізатараў, таму што іх паверхні лёгка ўступаюць у рэакцыю з малекуламі вуглякіслага газу, эфектыўна паглынаючы энергію святла, не разбураючыся, як іншыя схільныя іржы металы, сказаў Джайн.
Ёсць шмат спосабаў вызваліць энергію, назапашаную ў хімічных сувязях вуглевадароднага паліва. Аднак просты і традыцыйны спосаб спальвання прывядзе да выпрацоўкі большай колькасці вуглякіслага газу, што супярэчыць ідэі ўлоўлівання і захоўвання сонечнай энергіі ў першую чаргу, сказаў Джайн.
«Ёсць і іншыя нетрадыцыйныя прымянення вуглевадародаў, зробленых такім чынам», - сказаў ён. "Яны могуць генераваць ток і напружанне для харчавання паліўных элементаў. Ёсць шмат лабараторый па ўсім свеце, якія працуюць над тым, як зрабіць іх больш эфектыўнымі". ператварыць хімічную энергію ў вуглевадародах у электрычную.»
