Μπορεί το διοξείδιο του άνθρακα να μετατραπεί σε καύσιμο;
1. Πώς να μετατρέψετε το CO2 σε καύσιμο;
Πρώτον, χρησιμοποιώντας την ηλιακή ενέργεια για τη μετατροπή διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε καύσιμο. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να διασπάσουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό για να παράγουν αέρια όπως υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα ή μεθάνιο, τα οποία στη συνέχεια υποβάλλονται σε επεξεργασία για να τα μετατρέψουν σε χημικές ουσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες κατάφεραν να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο απαιτείται για την αντίδραση Zviack (Zviack).
Δεύτερον, τα μικρόβια χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανική ύλη. Χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς (συμπεριλαμβανομένων φυκών και βακτηρίων, κ.λπ.) για τη φωτοσύνθεση, τη μετατροπή της φωτεινής ενέργειας απευθείας σε χημική ενέργεια και τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανική ύλη όπως η ζάχαρη για την παραγωγή καυσίμου βιομάζας. Για παράδειγμα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν φύκια για να μετατρέψουν την ηλιακή ενέργεια και το διοξείδιο του άνθρακα σε πετρέλαιο και άλλη βιομάζα για να φτιάξουν πράγματα όπως βιοντίζελ και βιοβενζίνη.
Τέλος, μια χημική αντίδραση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε καύσιμο. Για παράδειγμα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν θερμοχημικές ή ηλεκτροχημικές αντιδράσεις για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε αμμωνία ή άλλα οργανικά, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να υποστούν επεξεργασία σε χημικές ουσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο. Για παράδειγμα, η ηλεκτροχημική αναγωγή χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε τυπικά οξέα ή οργανικές ουσίες όπως το μυρμηκικό οξύ, τα οποία στη συνέχεια συντίθενται περαιτέρω σε καύσιμα κ.λπ.
2. Μπορεί το CO2 να μετατραπεί σε άλλα πράγματα;
Ουσίες που μπορούν να αλληλομετατραπούν διοξείδιο του άνθρακα περιλαμβάνουν φυτά, ζώα, μικροοργανισμούς και ορισμένες χημικές αντιδράσεις.
Τα φυτά είναι οι πιο σημαντικοί μετατροπείς του διοξειδίου του άνθρακα. Μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανική ύλη μέσω της φωτοσύνθεσης, παρέχοντας έτσι την ενέργεια που χρειάζονται οι οργανισμοί. Η φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία με την οποία τα φυτά απορροφούν νερό και διοξείδιο του άνθρακα από την ενέργεια του ήλιου και στη συνέχεια χρησιμοποιούν τα άτομα άνθρακα σε αυτά για να παράγουν σάκχαρα και άλλη οργανική ύλη, ενώ απελευθερώνουν οξυγόνο. Αυτές οι οργανικές ουσίες χρησιμοποιούνται από τα φυτά ως πρώτες ύλες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή τους, ενώ διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται επίσης από τα φυτά, ολοκληρώνοντας έτσι τον κύκλο του διοξειδίου του άνθρακα.
Τα ζώα και οι μικροοργανισμοί μπορούν επίσης να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο μέσω της διαδικασίας αναπνοής, ειδικά ορισμένοι θαλάσσιοι οργανισμοί, όπως τα φύκια κ.λπ., μπορούν να μετατρέψουν μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα σε οργανική ύλη, αλλάζοντας έτσι το θαλάσσιο περιβάλλον.
Επιπλέον, ορισμένες χημικές αντιδράσεις μπορούν επίσης να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε άλλες ουσίες. Για παράδειγμα, η καύση άνθρακα μπορεί να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα σε διοξείδιο του θείου και νερό και το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα σε ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή υλικών όπως μέταλλα και τσιμέντο. Επιπλέον, ορισμένες χημικές αντιδράσεις μπορούν επίσης να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε υδρογονάνθρακες, όπως το μεθάνιο, και να τα χρησιμοποιήσουν για διάφορους σκοπούς.
Συνοπτικά, τα φυτά, τα ζώα, τα μικρόβια και ορισμένες χημικές αντιδράσεις είναι όλα ικανά να αλλάξουν το περιβάλλον μετατρέποντας το διοξείδιο του άνθρακα σε άλλες ουσίες.
3. Μπορούμε να μετατρέψουμε ξανά το CO2 σε άνθρακα;
Θεωρητικά, είναι επίσης δυνατό.
Από πού προήλθε το κάρβουνο; Παράγεται από φυτά θαμμένα στο έδαφος. Το στοιχείο άνθρακα στα φυτά προέρχεται μερικές φορές από τα φυτά που απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα και μετατρέποντάς τα σε οργανική ύλη μέσω της φωτοσύνθεσης. Επομένως, για τον ίδιο αριθμό γραμμομορίων ατόμων άνθρακα, η ενέργεια του διοξειδίου του άνθρακα είναι μικρότερη από αυτή του άνθρακα. Επομένως, στη φύση, η αντίδραση του καιόμενου άνθρακα για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να προχωρήσει αυθόρμητα όταν ικανοποιηθεί η αρχική ενέργεια (όπως η ανάφλεξη), αλλά η διαδικασία μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανική ύλη δεν μπορεί να προχωρήσει αυθόρμητα και πρέπει να περάσει από τη φωτοσύνθεση και η ενέργεια προέρχεται από τον ήλιο.
Αν μιλάμε για τεχνητή διύλιση, μπορούμε να προσομοιώσουμε τη φωτοσύνθεση και τη διαδικασία σχηματισμού άνθρακα. Ωστόσο, δεν υπάρχει κανένα απολύτως οικονομικό όφελος.
4. Μπορεί το CO2 να μετατραπεί σε φυσικό αέριο;
Ναι, η χημική μέθοδος καταναλώνει πολλή ενέργεια, επομένως το κέρδος αξίζει την απώλεια.
Η φύτευση δέντρων, χρησιμοποιώντας τη φύση για να μεταμορφωθεί, απαιτεί πολύ χρόνο και απαιτεί τη μακροπρόθεσμη προσπάθεια όλων και τις σταθερές, συνεπείς, πρακτικές και αποτελεσματικές πολιτικές της Z-F για την αύξηση της βλάστησης της γης και όχι τη μείωση της. Αφού η βλάστηση καταναλώσει το διοξείδιο του άνθρακα, μέσω της κίνησης του φλοιού της γης, μετατρέπεται σε λάδι κ.λπ. όπως στην αρχαιότητα.
Υπάρχει επίσης ένα είδος δημητριακών που απορροφά το διοξείδιο του άνθρακα και παράγει άμεσα αλκοόλ και βιοαέριο από σιτηρά και άχυρο, το οποίο είναι επίσης ένας μετασχηματισμός
5. Τι συμβαίνει όταν αναμιγνύονται διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο;
Διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο μπορεί να αντιδράσει για να παράγει διαφορετικά προϊόντα κάτω από διαφορετικές συνθήκες αντίδρασης:
1. Το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο αντιδρούν σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσουν μονοξείδιο του άνθρακα και νερό.
2. Το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο αντιδρούν υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση σχηματίζοντας μεθάνιο και νερό. Το μεθάνιο είναι η απλούστερη οργανική ουσία και το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου, του βιοαερίου, του αερίου λάκκου κ.λπ., κοινώς γνωστό ως αέριο.
3. Το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο αντιδρούν σε υψηλή θερμοκρασία και προσθέτουν ένωση καταλύτη ρουθηνίου-φωσφίνης-χρωμίου για την παραγωγή μεθανόλης, η οποία είναι η απλούστερη κορεσμένη μονοϋδρική αλκοόλη και είναι ένα άχρωμο και πτητικό υγρό με οσμή αλκοόλης. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή φορμαλδεΰδης και φυτοφαρμάκων κ.λπ., και χρησιμοποιείται ως εκχυλιστικό για την οργανική ύλη και ως μετουσιωτικό για το αλκοόλ.
6. Μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα σε υγρά καύσιμα
Χημικοί στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις κατάφεραν να δημιουργήσουν καύσιμο από νερό, διοξείδιο του άνθρακα και ορατό φως μέσω τεχνητής φωτοσύνθεσης. Με τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε πιο πολύπλοκα μόρια όπως το προπάνιο, η τεχνολογία πράσινης ενέργειας έχει προχωρήσει με επιτυχία στην αξιοποίηση της περίσσειας διοξειδίου του άνθρακα και στην αποθήκευση ηλιακής ενέργειας με τη μορφή χημικών δεσμών για χρήση σε περιόδους χαμηλού ηλιακού φωτός και αιχμής ζήτησης ενέργειας.
Τα φυτά χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να οδηγήσουν την αντίδραση του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα για την παραγωγή γλυκόζης υψηλής ενέργειας για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας. Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνητή αντίδραση χρησιμοποιώντας νανοσωματίδια χρυσού πλούσια σε ηλεκτρόνια ως καταλύτη για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα και του νερού σε καύσιμο χρησιμοποιώντας το ορατό πράσινο φως που χρησιμοποιούν τα φυτά στη φυσική φωτοσύνθεση. Αυτά τα νέα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Communications.
«Στόχος μας είναι να παράγουμε σύνθετους, υγροποιήσιμους υδρογονάνθρακες από περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα και βιώσιμες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή ενέργεια», δήλωσε ο Prashant Jain, καθηγητής χημείας και συν-συγγραφέας της μελέτης. "Τα υγρά καύσιμα είναι ιδανικά επειδή είναι συμβατά με αέρια καύσιμα. Είναι ευκολότερα, ασφαλέστερα και πιο οικονομικά στη μεταφορά και αποτελούνται από μόρια μακράς αλυσίδας με περισσότερους δεσμούς, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο ενεργειακά πυκνά."
Στο εργαστήριο του Jain, ο Sungju Yu, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής και ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, χρησιμοποίησε έναν μεταλλικό καταλύτη για να απορροφήσει το πράσινο φως και να μεταφέρει τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια που απαιτούνται για τη χημική αντίδραση διοξειδίου του άνθρακα και νερού, ενεργώντας ως χλωροφύλλη στη φυσική φωτοσύνθεση.
Τα νανοσωματίδια χρυσού λειτουργούν ιδιαίτερα καλά ως καταλύτες επειδή οι επιφάνειές τους αντιδρούν εύκολα με μόρια διοξειδίου του άνθρακα, απορροφώντας αποτελεσματικά την φωτεινή ενέργεια χωρίς να διασπώνται όπως άλλα μέταλλα που είναι επιρρεπή στη σκουριά, είπε ο Jain.
Υπάρχουν πολλοί τρόποι απελευθέρωσης της ενέργειας που αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς των καυσίμων υδρογονανθράκων. Ωστόσο, ο απλός και παραδοσιακός τρόπος καύσης του θα κατέληγε να παράγει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα, κάτι που έρχεται σε αντίθεση με την ιδέα της δέσμευσης και αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας εξαρχής, είπε ο Jain.
«Υπάρχουν και άλλες μη παραδοσιακές εφαρμογές υδρογονανθράκων που γίνονται με αυτόν τον τρόπο», είπε. "Μπορούν να παράγουν ρεύμα και τάση για να τροφοδοτήσουν τις κυψέλες καυσίμου. Υπάρχουν πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο που εργάζονται για το πώς να τα καταστήσουν πιο αποτελεσματικά." μετατρέπουν τη χημική ενέργεια των υδρογονανθράκων σε ηλεκτρική ενέργεια».
