Lze oxid uhličitý přeměnit na palivo?
Za prvé, využití solární energie k přeměně oxid uhličitý a vodu do paliva. Vědci využívají solární energii k štěpení oxidu uhličitého a vody k výrobě plynů, jako je vodík, oxid uhelnatý nebo metan, které jsou následně zpracovány a přeměněny na chemikálie, které lze použít jako palivo. Tímto způsobem se vědcům podařilo přeměnit oxid uhličitý na oxid uhelnatý, který je nezbytný pro Zviackovu reakci (Zviack).
Za druhé, mikroby se používají k přeměně oxidu uhličitého na organickou hmotu. Použití mikroorganismů (včetně řas a bakterií atd.) k provádění fotosyntézy, přeměně světelné energie přímo na chemickou energii a přeměně oxidu uhličitého na organickou hmotu, jako je cukr, k výrobě paliva z biomasy. Například vědci používají řasy k přeměně sluneční energie a oxidu uhličitého na ropu a další biomasu, aby vyrobili věci, jako je bionafta a biobenzín.
Nakonec se používá chemická reakce k přeměně oxidu uhličitého na palivo. Například vědci používají termochemické nebo elektrochemické reakce k přeměně oxidu uhličitého na amoniak nebo jiné organické látky, které lze následně zpracovat na chemikálie, které lze použít jako palivo. Například elektrochemická redukce se používá k přeměně oxidu uhličitého na formální kyseliny nebo organické látky, jako je kyselina mravenčí, které se pak dále syntetizují na paliva atd.
2. Lze CO2 přeměnit na jiné věci?
Látky, které se mohou vzájemně přeměňovat oxid uhličitý zahrnují rostliny, zvířata, mikroorganismy a některé chemické reakce.
Rostliny jsou nejdůležitějšími převaděči oxidu uhličitého. Přeměňují oxid uhličitý na organickou hmotu prostřednictvím fotosyntézy, čímž poskytují energii potřebnou pro organismy. Fotosyntéza je proces, při kterém rostliny absorbují vodu a oxid uhličitý ze sluneční energie, poté využívají atomy uhlíku v nich k výrobě cukrů a dalších organických látek, přičemž uvolňují kyslík. Tyto organické látky jsou využívány rostlinami jako suroviny pro svůj růst a rozmnožování a také se z nich uvolňuje oxid uhličitý, čímž se koloběh oxidu uhličitého uzavírá.
Živočichové a mikroorganismy také dokážou přeměnit oxid uhličitý na kyslík prostřednictvím dýchacího procesu, zejména některé mořské organismy, např. mořské řasy apod., dokážou přeměnit velké množství oxidu uhličitého na organickou hmotu, a tím změnit mořské prostředí.
Kromě toho mohou některé chemické reakce přeměnit oxid uhličitý na jiné látky. Například spalování uhlí může přeměnit oxid uhličitý na oxid siřičitý a vodu a uhličitan vápenatý může přeměnit oxid uhličitý na uhličitan vápenatý, který lze použít k výrobě materiálů, jako jsou kovy a cement. Některé chemické reakce navíc mohou oxid uhličitý přeměnit na uhlovodíky, jako je metan, a využít je k různým účelům.
Stručně řečeno, rostliny, zvířata, mikroby a některé chemické reakce jsou všechny schopny změnit prostředí přeměnou oxidu uhličitého na jiné látky.
3. Můžeme přeměnit CO2 zpět na uhlí?
Teoreticky je to také možné.
Kde se vzalo uhlí? Produkují ho rostliny zahrabané v zemi. Uhlíkový prvek v rostlinách někdy pochází z rostlin absorbujících oxid uhličitý ve vzduchu a pomocí fotosyntézy je přeměňují na organickou hmotu. Proto je pro stejný počet molů uhlíkových atomů energie oxidu uhličitého nižší než energie uhlí. Proto v přírodě může reakce spalování uhlí za vzniku oxidu uhličitého probíhat spontánně, když je splněna počáteční energie (jako je vznícení), ale proces přeměny oxidu uhličitého na organickou hmotu nemůže probíhat samovolně a musí projít fotosyntézou a energie pochází ze slunce.
Pokud mluvíme o umělé rafinaci, můžeme simulovat fotosyntézu a proces tvorby uhlí. Nemá to však vůbec žádný ekonomický přínos.
4. Lze CO2 přeměnit na zemní plyn?
Ano, chemická metoda spotřebuje hodně energie, takže zisk stojí za ztrátu.
Sázení stromů, využívání přírody k přeměně, trvá dlouho a vyžaduje dlouhodobé úsilí všech a pevné, důsledné, praktické a účinné zásady Z-F ke zvýšení vegetace na Zemi, nikoli k jejímu snížení. Poté, co vegetace spotřebovává oxid uhličitý, se pohybem zemské kůry mění v ropu atd. jako ve starověku.
Existuje také druh obilí, které absorbuje oxid uhličitý a přímo vyrábí alkohol a bioplyn z obilí a slámy, což je také transformace
5. Co se stane, když se smísí oxid uhličitý a vodík?
Oxid uhličitý a vodík může reagovat za vzniku různých produktů za různých reakčních podmínek:
1. Oxid uhličitý a vodík reagují při vysoké teplotě za vzniku oxidu uhelnatého a vody;
2. Oxid uhličitý a vodík reagují za vysoké teploty a vysokého tlaku za vzniku metanu a vody. Metan je nejjednodušší organická látka a hlavní složka zemního plynu, bioplynu, důlního plynu atd., běžně známého jako plyn;
3. Oxid uhličitý a vodík reagují při vysoké teplotě a přidávají se jako katalyzátor sloučenina ruthenium-fosfin-chrom za vzniku methanolu, což je nejjednodušší nasycený jednosytný alkohol a je to bezbarvá a těkavá kapalina s alkoholovým zápachem. Používá se k výrobě formaldehydu a pesticidů atd. a používá se jako extrakční činidlo pro organické látky a denaturační činidlo pro alkohol.
6. Přeměna oxidu uhličitého na kapalná paliva
Chemici z University of Illinois uspěli ve výrobě paliva z vody, oxidu uhličitého a viditelného světla pomocí umělé fotosyntézy. Přeměnou oxidu uhličitého na složitější molekuly, jako je propan, se technologie zelené energie úspěšně posunula kupředu, aby využila přebytečný oxid uhličitý a uložila sluneční energii ve formě chemických vazeb pro použití v obdobích nízkého slunečního záření a špičky poptávky po energii.
Rostliny využívají sluneční světlo k pohonu reakce vody a oxidu uhličitého k výrobě vysokoenergetické glukózy k ukládání sluneční energie. V nové studii vědci vyvinuli umělou reakci využívající nanočástice zlata bohaté na elektrony jako katalyzátor pro přeměnu oxidu uhličitého a vody na palivo pomocí viditelného zeleného světla, které rostliny využívají při přirozené fotosyntéze. Tyto nové poznatky byly publikovány v časopise Nature Communications.
„Naším cílem je vyrábět složité, zkapalnitelné uhlovodíky z přebytečného oxidu uhličitého a udržitelných zdrojů energie, jako je solární energie,“ řekl Prashant Jain, profesor chemie a spoluautor studie. "Kapalná paliva jsou ideální, protože jsou kompatibilní s plynnými palivy. Jejich přeprava je snadnější, bezpečnější a ekonomičtější a jsou vyrobena z molekul s dlouhým řetězcem s více vazbami, což znamená, že mají vyšší energetickou hustotu."
V Jainově laboratoři Sungju Yu, postdoktorandský výzkumník a první autor studie, použil kovový katalyzátor k absorpci zeleného světla a transportu elektronů a protonů potřebných pro chemickou reakci oxidu uhličitého a vody, které působí jako chlorofyl v přirozené fotosyntéze.
Nanočástice zlata fungují zvláště dobře jako katalyzátory, protože jejich povrchy snadno reagují s molekulami oxidu uhličitého a účinně absorbují světelnou energii, aniž by se rozkládaly jako jiné kovy náchylné na korozi, řekl Jain.
Existuje mnoho způsobů, jak uvolnit energii uloženou v chemických vazbách uhlovodíkových paliv. Jednoduchý a tradiční způsob jeho spalování by však nakonec produkoval více oxidu uhličitého, což je v první řadě v rozporu s myšlenkou zachycování a ukládání solární energie, řekl Jain.
"Existují další netradiční aplikace uhlovodíků vyrobených tímto způsobem," řekl. "Dokážou generovat proud a napětí pro pohon palivových článků. Po celém světě existuje mnoho laboratoří, které pracují na tom, jak je zefektivnit." přeměňovat chemickou energii v uhlovodících na elektrickou energii."
