Kan kuldioxid omdannes til brændstof?
1. Hvordan omdanner man CO2 til brændstof?
Først ved at bruge solenergi til at konvertere kuldioxid og vand til brændstof. Forskere bruger solenergi til at spalte kuldioxid og vand til at producere gasser som brint, kulilte eller metan, som derefter behandles for at omdanne dem til kemikalier, der kan bruges som brændstof. På den måde er det lykkedes forskerne at omdanne kuldioxid til kulilte, som er nødvendigt for Zviack-reaktionen (Zviack).
For det andet bruges mikrober til at omdanne kuldioxid til organisk stof. Brug af mikroorganismer (inklusive alger og bakterier osv.) til at udføre fotosyntese, omdanne lysenergi direkte til kemisk energi og omdanne kuldioxid til organisk stof som sukker for at producere biomassebrændstof. For eksempel bruger forskere alger til at omdanne solenergi og kuldioxid til olie og anden biomasse til at lave ting som biodiesel og biobenzin.
Endelig bruges en kemisk reaktion til at omdanne kuldioxiden til brændstof. For eksempel bruger forskere termokemiske eller elektrokemiske reaktioner til at omdanne kuldioxid til ammoniak eller andre organiske stoffer, som derefter kan forarbejdes til kemikalier, der kan bruges som brændstof. For eksempel bruges elektrokemisk reduktion til at omdanne kuldioxid til formelle syrer eller organiske stoffer som myresyre, som derefter syntetiseres yderligere til brændstoffer mv.
2. Kan CO2 omdannes til andre ting?
Stoffer, der kan interkonvertere med kuldioxid omfatte planter, dyr, mikroorganismer og nogle kemiske reaktioner.
Planter er de vigtigste omdannere af kuldioxid. De omdanner kuldioxid til organisk stof gennem fotosyntese og giver dermed den energi, som organismer har brug for. Fotosyntese er den proces, hvorved planter absorberer vand og kuldioxid fra solens energi og derefter bruger kulstofatomerne i dem til at lave sukkerarter og andet organisk stof, mens de frigiver ilt. Disse organiske stoffer bruges af planter som råmaterialer til deres vækst og reproduktion, og kuldioxid frigives også af planter og fuldender dermed kuldioxidens kredsløb.
Dyr og mikroorganismer kan også omdanne kuldioxid til ilt gennem respirationsprocessen, især nogle marine organismer, såsom tang osv., de kan omdanne en stor mængde kuldioxid til organisk stof og derved ændre havmiljøet.
Derudover kan nogle kemiske reaktioner også omdanne kuldioxid til andre stoffer. For eksempel kan afbrænding af kul omdanne kuldioxid til svovldioxid og vand, og calciumcarbonat kan omdanne kuldioxid til calciumcarbonat, som kan bruges til at fremstille materialer som metaller og cement. Derudover kan nogle kemiske reaktioner også omdanne kuldioxid til kulbrinter, såsom metan, og bruge dem til forskellige formål.
Sammenfattende er planter, dyr, mikrober og nogle kemiske reaktioner alle i stand til at ændre miljøet ved at omdanne kuldioxid til andre stoffer.
3. Kan vi omdanne CO2 tilbage til kul?
I teorien er det også muligt.
Hvor kom kullet fra? Det er produceret af planter begravet i jorden. Kulstofelementet i planter kommer nogle gange fra planter, der absorberer kuldioxid i luften og omdanner dem til organisk stof gennem fotosyntese. Derfor er energien af kuldioxid for det samme antal mol kulstofatomer lavere end kuls. Derfor kan reaktionen af afbrænding af kul for at generere kuldioxid forløbe spontant i naturen, når den indledende energi (såsom antænding) er opfyldt, men processen med at omdanne kuldioxid til organisk stof kan ikke forløbe spontant, og skal passere gennem fotosyntesen, og energien kommer fra solen.
Hvis vi taler om kunstig raffinering, kan vi simulere fotosyntese og kuldannelsesproces. Der er dog ingen økonomisk fordel overhovedet.
4. Kan CO2 omdannes til naturgas?
Ja, den kemiske metode bruger meget energi, så gevinsten er tabet værd.
At plante træer, bruge naturen til at transformere, tager lang tid og kræver alles langsigtede indsats og Z-Fs faste, konsekvente, praktiske og effektive politikker for at øge jordens vegetation, ikke mindske den. Efter at vegetationen har forbrugt kuldioxid, gennem bevægelsen af jordskorpen, bliver den til olie osv. som i oldtiden.
Der er også en slags korn, der optager kuldioxid, og direkte producerer alkohol og biogas fra korn og halm, hvilket også er en omdannelse
5. Hvad sker der, når kuldioxid og brint blandes?
Kuldioxid og brint kan reagere for at producere forskellige produkter under forskellige reaktionsbetingelser:
1. Kuldioxid og brint reagerer ved høj temperatur og danner kulilte og vand;
2. Kuldioxid og brint reagerer under høj temperatur og højt tryk og danner metan og vand. Metan er det enkleste organiske stof og hovedbestanddelen af naturgas, biogas, pitgas osv., almindeligvis kendt som gas;
3. Kuldioxid og brint reagerer ved høj temperatur og tilsætter katalysator ruthenium-phosphin-chromforbindelse for at producere methanol, som er den enkleste mættede monovalente alkohol og er en farveløs og flygtig væske med alkohollugt. Det bruges til at fremstille formaldehyd og pesticider osv., og bruges som ekstraktionsmiddel for organisk stof og denatureringsmiddel for alkohol.
6. Omdannelse af kuldioxid til flydende brændstoffer
Det er lykkedes kemikere ved University of Illinois at skabe brændstof fra vand, kuldioxid og synligt lys gennem kunstig fotosyntese. Ved at omdanne kuldioxid til mere komplekse molekyler såsom propan, har grøn energiteknologi med succes bevæget sig fremad for at udnytte overskydende kuldioxid og lagre solenergi i form af kemiske bindinger til brug i perioder med lavt sollys og høj energibehov.
Planter bruger sollys til at drive reaktionen af vand og kuldioxid til at producere højenergiglukose til at lagre solenergi. I den nye undersøgelse udviklede forskerne en kunstig reaktion ved hjælp af elektronrige guld-nanopartikler som katalysator til at omdanne kuldioxid og vand til brændstof ved hjælp af det synlige grønne lys, som planter bruger i naturlig fotosyntese. Disse nye resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.
"Vores mål er at producere komplekse, flydende kulbrinter fra overskydende kuldioxid og bæredygtige energikilder som solenergi," sagde Prashant Jain, professor i kemi og medforfatter til studiet. "Flydende brændstoffer er ideelle, fordi de er kompatible med gasformige brændstoffer. De er nemmere, sikrere og mere økonomiske at transportere, og de er lavet af langkædede molekyler med flere bindinger, hvilket betyder, at de er mere energitætte."
I Jains laboratorium brugte Sungju Yu, en postdoc-forsker og undersøgelsens første forfatter, en metalkatalysator til at absorbere grønt lys og transportere de elektroner og protoner, der er nødvendige for den kemiske reaktion af kuldioxid og vand, der fungerer som klorofyl i naturlig fotosyntese.
Guld nanopartikler fungerer særligt godt som katalysatorer, fordi deres overflader nemt reagerer med kuldioxidmolekyler og effektivt absorberer lysenergi uden at bryde ned som andre rusttilbøjelige metaller, sagde Jain.
Der er mange måder at frigive den energi, der er lagret i de kemiske bindinger af kulbrintebrændstoffer. Men den enkle og traditionelle måde at brænde det på ville ende med at producere mere kuldioxid, hvilket går imod ideen om at opfange og lagre solenergi i første omgang, sagde Jain.
"Der er andre ikke-traditionelle anvendelser af kulbrinter lavet på denne måde," sagde han. "De kan generere strøm og spænding til at drive brændselsceller. Der er mange laboratorier rundt om i verden, der arbejder på, hvordan de kan gøre dem mere effektive." konverter den kemiske energi i kulbrinter til elektrisk energi."
