Може ли въглеродният диоксид да се превърне в гориво?
1. Как да конвертирате CO2 в гориво?
Първо, използване на слънчева енергия за преобразуване въглероден диоксид и вода в гориво. Изследователите използват слънчева енергия, за да разделят въглеродния диоксид и водата, за да произведат газове като водород, въглероден оксид или метан, които след това се обработват, за да се превърнат в химикали, които могат да се използват като гориво. По този начин учените са успели да превърнат въглеродния диоксид във въглероден оксид, който е необходим за реакцията на Цвиак (Zviack).
Второ, микробите се използват за превръщане на въглеродния диоксид в органична материя. Използване на микроорганизми (включително водорасли и бактерии и др.) за извършване на фотосинтеза, преобразуване на светлинна енергия директно в химическа енергия и преобразуване на въглероден диоксид в органична материя като захар за производство на гориво от биомаса. Например, изследователите използват водорасли, за да преобразуват слънчевата енергия и въглеродния диоксид в нефт и друга биомаса, за да произвеждат неща като биодизел и биобензин.
Накрая се използва химическа реакция за превръщане на въглеродния диоксид в гориво. Например, изследователите използват термохимични или електрохимични реакции, за да превърнат въглеродния диоксид в амоняк или други органични вещества, които след това могат да бъдат преработени в химикали, които могат да се използват като гориво. Например, електрохимичната редукция се използва за превръщане на въглеродния диоксид във формални киселини или органични вещества като мравчена киселина, които след това се синтезират допълнително в горива и т.н.
2. Може ли CO2 да се преобразува в други неща?
Вещества, които могат да се преобразуват с въглероден диоксид включват растения, животни, микроорганизми и някои химични реакции.
Растенията са най-важните преобразуватели на въглероден диоксид. Те превръщат въглеродния диоксид в органична материя чрез фотосинтеза, като по този начин осигуряват енергията, необходима на организмите. Фотосинтезата е процесът, при който растенията абсорбират вода и въглероден диоксид от слънчевата енергия, след което използват въглеродните атоми в тях, за да произвеждат захари и други органични вещества, като същевременно отделят кислород. Тези органични вещества се използват от растенията като суровини за техния растеж и размножаване, а въглеродният диоксид също се освобождава от растенията, като по този начин завършва цикъла на въглеродния диоксид.
Животните и микроорганизмите също могат да преобразуват въглеродния диоксид в кислород чрез процеса на дишане, особено някои морски организми, като морски водорасли и др., те могат да преобразуват голямо количество въглероден диоксид в органична материя, като по този начин променят морската среда.
В допълнение, някои химични реакции могат също да превърнат въглеродния диоксид в други вещества. Например изгарянето на въглища може да преобразува въглеродния диоксид в серен диоксид и вода, а калциевият карбонат може да преобразува въглеродния диоксид в калциев карбонат, който може да се използва за производството на материали като метали и цимент. В допълнение, някои химични реакции могат също да превърнат въглеродния диоксид във въглеводороди, като метан, и да ги използват за различни цели.
В обобщение, растенията, животните, микробите и някои химични реакции са в състояние да променят околната среда чрез превръщане на въглеродния диоксид в други вещества.
3. Можем ли да преобразуваме CO2 обратно във въглища?
На теория също е възможно.
Откъде са дошли въглищата? Произвежда се от растения, заровени в земята. Въглеродният елемент в растенията понякога идва от абсорбирането на растенията въглероден диоксид във въздуха и превръщането им в органична материя чрез фотосинтеза. Следователно, за същия брой молове въглеродни атоми, енергията на въглеродния диоксид е по-ниска от тази на въглищата. Следователно в природата реакцията на изгаряне на въглища за генериране на въглероден диоксид може да протече спонтанно, когато първоначалната енергия (като запалване) е удовлетворена, но процесът на превръщане на въглеродния диоксид в органична материя не може да протече спонтанно и трябва да премине през фотосинтеза, а енергията идва от слънцето.
Ако говорим за изкуствено рафиниране, можем да симулираме процес на фотосинтеза и образуване на въглища. Икономическа изгода обаче изобщо няма.
4. Може ли CO2 да се преобразува в природен газ?
Да, химическият метод изразходва много енергия, така че печалбата си заслужава загубата.
Засаждането на дървета, използването на природата за преобразуване, отнема много време и изисква дългосрочни усилия на всички и твърдата, последователна, практична и ефективна политика на Z-F за увеличаване на растителността на земята, а не за нейното намаляване. След като растителността консумира въглероден диоксид, чрез движението на земната кора, той се превръща в нефт и т.н., както в древността.
Има и вид зърно, което абсорбира въглероден диоксид и директно произвежда алкохол и биогаз от зърно и слама, което също е трансформация
5. Какво се случва, когато въглероден диоксид и водород се смесят?
Въглероден двуокис и водородът може да реагира, за да произведе различни продукти при различни реакционни условия:
1. Въглеродният диоксид и водородът реагират при висока температура, за да образуват въглероден оксид и вода;
2. Въглеродният диоксид и водородът реагират при висока температура и високо налягане, за да образуват метан и вода. Метанът е най-простото органично вещество и основният компонент на природния газ, биогаза, рудничния газ и др., известен като газ;
3. Въглеродният диоксид и водородът реагират при висока температура и добавят каталитично съединение рутений-фосфин-хром, за да се получи метанол, който е най-простият наситен едновалентен алкохол и е безцветна и летлива течност с мирис на алкохол. Използва се за производство на формалдехид и пестициди и др., и се използва като екстрагент за органични вещества и денатурант за алкохол.
6. Превръщане на въглероден диоксид в течни горива
Химици от университета на Илинойс успяха да създадат гориво от вода, въглероден диоксид и видима светлина чрез изкуствена фотосинтеза. Чрез превръщането на въглеродния диоксид в по-сложни молекули като пропан, технологията за зелена енергия успешно се придвижи напред, за да овладее излишния въглероден диоксид и да съхранява слънчевата енергия под формата на химически връзки за използване през периоди на ниска слънчева светлина и пиково търсене на енергия.
Растенията използват слънчева светлина, за да стимулират реакцията на водата и въглеродния диоксид, за да произведат високоенергийна глюкоза за съхранение на слънчева енергия. В новото проучване изследователите разработиха изкуствена реакция, използваща богати на електрони златни наночастици като катализатор за превръщане на въглероден диоксид и вода в гориво, използвайки видимата зелена светлина, която растенията използват в естествената фотосинтеза. Тези нови открития са публикувани в списанието Nature Communications.
„Нашата цел е да произвеждаме сложни, втечняеми въглеводороди от излишния въглероден диоксид и устойчиви енергийни източници като слънчевата енергия“, каза Прашант Джайн, професор по химия и съавтор на изследването. "Течните горива са идеални, защото са съвместими с газообразните горива. Те са по-лесни, по-безопасни и по-икономични за транспортиране и са направени от молекули с дълга верига с повече връзки, което означава, че са с по-висока енергийна плътност."
В лабораторията на Jain Sungju Yu, постдокторант и първи автор на изследването, използва метален катализатор, за да абсорбира зелена светлина и да транспортира електроните и протоните, необходими за химическата реакция на въглероден диоксид и вода, действайки като хлорофил в естествената фотосинтеза.
Златните наночастици работят особено добре като катализатори, тъй като техните повърхности реагират лесно с молекулите на въглеродния диоксид, ефективно абсорбирайки светлинна енергия, без да се разпадат като други податливи на ръжда метали, каза Джейн.
Има много начини за освобождаване на енергията, съхранявана в химическите връзки на въглеводородните горива. Простият и традиционен начин на изгаряне обаче ще доведе до производството на повече въглероден диоксид, което противоречи на идеята за улавяне и съхранение на слънчева енергия на първо място, каза Джейн.
„Има и други нетрадиционни приложения на въглеводороди, направени по този начин“, каза той. "Те могат да генерират ток и напрежение за захранване на горивни клетки. Има много лаборатории по света, които работят върху това как да ги направят по-ефективни." преобразувайте химическата енергия във въглеводородите в електрическа енергия.
