Može li se ugljikov dioksid pretvoriti u gorivo?
1. Kako CO2 pretvoriti u gorivo?
Prvo, korištenje sunčeve energije za pretvorbu ugljikov dioksid a vodu u gorivo. Istraživači koriste solarnu energiju za razdvajanje ugljičnog dioksida i vode za proizvodnju plinova kao što su vodik, ugljični monoksid ili metan, koji se zatim obrađuju kako bi se pretvorili u kemikalije koje se mogu koristiti kao gorivo. Na taj su način znanstvenici uspjeli pretvoriti ugljični dioksid u ugljični monoksid koji je potreban za Zviackovu reakciju (Zviack).
Drugo, mikrobi se koriste za pretvaranje ugljičnog dioksida u organsku tvar. Korištenje mikroorganizama (uključujući alge i bakterije, itd.) za izvođenje fotosinteze, pretvaranje svjetlosne energije izravno u kemijsku energiju i pretvaranje ugljičnog dioksida u organsku tvar kao što je šećer za proizvodnju goriva biomase. Na primjer, istraživači koriste alge za pretvaranje sunčeve energije i ugljičnog dioksida u naftu i drugu biomasu za proizvodnju stvari poput biodizela i biobenzina.
Konačno, kemijska reakcija se koristi za pretvaranje ugljičnog dioksida u gorivo. Na primjer, istraživači koriste termokemijske ili elektrokemijske reakcije za pretvaranje ugljičnog dioksida u amonijak ili druge organske tvari, koje se zatim mogu preraditi u kemikalije koje se mogu koristiti kao gorivo. Na primjer, elektrokemijska redukcija se koristi za pretvaranje ugljičnog dioksida u formalne kiseline ili organske tvari kao što je mravlja kiselina, koje se zatim dalje sintetiziraju u goriva itd.
2. Može li se CO2 pretvoriti u druge stvari?
Tvari koje se mogu međusobno pretvarati sa ugljikov dioksid uključuju biljke, životinje, mikroorganizme i neke kemijske reakcije.
Biljke su najvažniji pretvarači ugljičnog dioksida. Oni fotosintezom pretvaraju ugljični dioksid u organsku tvar i tako osiguravaju energiju potrebnu organizmima. Fotosinteza je proces kojim biljke apsorbiraju vodu i ugljični dioksid iz sunčeve energije, zatim koriste atome ugljika u sebi za stvaranje šećera i drugih organskih tvari, uz oslobađanje kisika. Te organske tvari biljke koriste kao sirovinu za svoj rast i razmnožavanje, a biljke oslobađaju i ugljični dioksid čime se zaokružuje ciklus ugljičnog dioksida.
Životinje i mikroorganizmi također mogu pretvoriti ugljični dioksid u kisik kroz proces disanja, osobito neki morski organizmi, poput morskih algi itd., mogu pretvoriti velike količine ugljičnog dioksida u organsku tvar, mijenjajući tako morski okoliš.
Osim toga, neke kemijske reakcije također mogu pretvoriti ugljikov dioksid u druge tvari. Na primjer, izgaranje ugljena može pretvoriti ugljični dioksid u sumporov dioksid i vodu, a kalcijev karbonat može pretvoriti ugljični dioksid u kalcijev karbonat, koji se može koristiti za izradu materijala kao što su metali i cement. Osim toga, neke kemijske reakcije također mogu pretvoriti ugljikov dioksid u ugljikovodike, poput metana, i koristiti ih u razne svrhe.
Ukratko, biljke, životinje, mikrobi i neke kemijske reakcije mogu promijeniti okoliš pretvarajući ugljični dioksid u druge tvari.
3. Možemo li pretvoriti CO2 natrag u ugljen?
U teoriji je i to moguće.
Odakle ugljen? Proizvode ga biljke zakopane u zemlju. Element ugljika u biljkama ponekad dolazi od biljaka koje apsorbiraju ugljikov dioksid u zraku i pretvarajući ih u organsku tvar fotosintezom. Stoga je za isti broj molova ugljikovih atoma energija ugljičnog dioksida niža od energije ugljena. Stoga, u prirodi, reakcija izgaranja ugljena za stvaranje ugljičnog dioksida može se odvijati spontano kada je početna energija (kao što je paljenje) zadovoljena, ali proces pretvaranja ugljičnog dioksida u organsku tvar ne može se odvijati spontano, i mora proći kroz fotosintezu, a energija dolazi od sunca.
Ako govorimo o umjetnoj rafinaciji, možemo simulirati fotosintezu i proces stvaranja ugljena. Međutim, nema nikakve ekonomske koristi.
4. Može li se CO2 pretvoriti u prirodni plin?
Da, kemijska metoda troši puno energije, tako da je dobitak vrijedan gubitka.
Sadnja drveća, korištenje prirode za preobrazbu, traje dugo i zahtijeva svačije dugoročne napore i čvrstu, dosljednu, praktičnu i učinkovitu politiku Z-F-a za povećanje vegetacije zemlje, a ne za njeno smanjivanje. Nakon što vegetacija potroši ugljični dioksid, kretanjem zemljine kore on se pretvara u naftu itd. kao u davna vremena.
Postoji i vrsta žitarica koja apsorbira ugljični dioksid, a izravno proizvodi alkohol i bioplin iz žitarica i slame, što je također transformacija
5. Što se događa kada se ugljikov dioksid i vodik pomiješaju?
Ugljični dioksid i vodik može reagirati da proizvede različite proizvode pod različitim uvjetima reakcije:
1. Ugljični dioksid i vodik reagiraju na visokoj temperaturi pri čemu nastaju ugljični monoksid i voda;
2. Ugljični dioksid i vodik reagiraju pod visokom temperaturom i visokim tlakom te nastaju metan i voda. Metan je najjednostavnija organska tvar i glavna komponenta prirodnog plina, bioplina, jamskog plina itd., općenito poznatog kao plin;
3. Ugljični dioksid i vodik reagiraju na visokoj temperaturi i dodaju katalizator spoj rutenij-fosfin-krom kako bi proizveli metanol, koji je najjednostavniji zasićeni monohidrični alkohol i bezbojna je i hlapljiva tekućina s mirisom alkohola. Koristi se za proizvodnju formaldehida i pesticida, itd., te se koristi kao ekstraktant za organske tvari i denaturant za alkohol.
6. Pretvaranje ugljičnog dioksida u tekuća goriva
Kemičari sa Sveučilišta u Illinoisu uspjeli su umjetnom fotosintezom stvoriti gorivo od vode, ugljičnog dioksida i vidljive svjetlosti. Pretvaranjem ugljičnog dioksida u složenije molekule kao što je propan, tehnologija zelene energije uspješno je krenula naprijed kako bi iskoristila višak ugljičnog dioksida i pohranila sunčevu energiju u obliku kemijskih veza za korištenje tijekom razdoblja niske sunčeve svjetlosti i najveće potražnje za energijom.
Biljke koriste sunčevu svjetlost kako bi pokrenule reakciju vode i ugljičnog dioksida za proizvodnju visokoenergetske glukoze za pohranjivanje sunčeve energije. U novoj studiji znanstvenici su razvili umjetnu reakciju koristeći nanočestice zlata bogate elektronima kao katalizator za pretvaranje ugljičnog dioksida i vode u gorivo koristeći vidljivu zelenu svjetlost koju biljke koriste u prirodnoj fotosintezi. Ova nova otkrića objavljena su u časopisu Nature Communications.
"Naš cilj je proizvesti složene ugljikovodike koji se mogu ukapiti iz viška ugljičnog dioksida i održivih izvora energije poput sunčeve energije", rekao je Prashant Jain, profesor kemije i koautor studije. "Tekuća goriva su idealna jer su kompatibilna s plinovitim gorivima. Lakša su, sigurnija i ekonomičnija za transport, a napravljena su od dugolančanih molekula s više veza, što znači da su energetski gušća."
U Jainovom laboratoriju, Sungju Yu, postdoktorand i prvi autor studije, koristio je metalni katalizator za apsorbiranje zelene svjetlosti i prijenos elektrona i protona potrebnih za kemijsku reakciju ugljičnog dioksida i vode, djelujući kao klorofil u prirodnoj fotosintezi.
Nanočestice zlata posebno dobro funkcioniraju kao katalizatori jer njihove površine lako reagiraju s molekulama ugljičnog dioksida, učinkovito apsorbirajući svjetlosnu energiju bez razgradnje kao drugi metali skloni hrđi, rekao je Jain.
Postoji mnogo načina za oslobađanje energije pohranjene u kemijskim vezama ugljikovodičnih goriva. Međutim, jednostavan i tradicionalan način spaljivanja na kraju bi proizveo više ugljičnog dioksida, što se protivi ideji hvatanja i skladištenja sunčeve energije, rekao je Jain.
"Postoje i druge netradicionalne primjene ugljikovodika napravljenih na ovaj način", rekao je. "Oni mogu generirati struju i napon za napajanje gorivih ćelija. Postoje mnogi laboratoriji diljem svijeta koji rade na tome kako ih učiniti učinkovitijima." pretvoriti kemijsku energiju u ugljikovodicima u električnu energiju."
