A szén-dioxid üzemanyaggá alakítható?
1. Hogyan alakítsuk át a CO2-t üzemanyaggá?
Először is, napenergia felhasználása az átalakításhoz szén-dioxid és vizet üzemanyaggá. A kutatók napenergiát használnak a szén-dioxid és a víz felosztására, hogy gázokat, például hidrogént, szén-monoxidot vagy metánt állítsanak elő, amelyeket aztán feldolgozva üzemanyagként használható vegyi anyagokká alakítanak át. Ily módon a tudósoknak sikerült a szén-dioxidot szén-monoxiddá alakítaniuk, amely a Zviack-reakcióhoz (Zviack) szükséges.
Másodszor, a mikrobákat a szén-dioxid szerves anyaggá alakítására használják. Mikroorganizmusok (beleértve az algákat és baktériumokat stb.) fotoszintézis végrehajtására, a fényenergia közvetlen kémiai energiává alakítására, valamint a szén-dioxid szerves anyaggá, például cukorrá alakítására biomassza-üzemanyag előállítására. Például a kutatók algák segítségével alakítják át a napenergiát és a szén-dioxidot olajmá és más biomasszává, hogy biodízelt és biobenzint állítsanak elő.
Végül egy kémiai reakciót alkalmaznak a szén-dioxid üzemanyaggá alakítására. A kutatók például termokémiai vagy elektrokémiai reakciókkal a szén-dioxidot ammóniává vagy más szerves anyagokká alakítják, amelyeket aztán üzemanyagként felhasználható vegyi anyagokká dolgozhatnak fel. Például az elektrokémiai redukciót arra használják, hogy a szén-dioxidot formális savakká vagy szerves anyagokká, például hangyasavvá alakítsák, amelyeket aztán tovább szintetizálnak üzemanyagokká stb.
2. Átalakítható-e a CO2 más dolgokká?
Anyagok, amelyekkel interkonvertálható szén-dioxid ide tartoznak a növények, állatok, mikroorganizmusok és néhány kémiai reakció.
A növények a szén-dioxid legfontosabb átalakítói. Fotoszintézissel alakítják át a szén-dioxidot szerves anyaggá, így biztosítják az élőlények számára szükséges energiát. A fotoszintézis az a folyamat, amelynek során a növények vizet és szén-dioxidot szívnak fel a napenergiából, majd a bennük lévő szénatomokat cukrok és egyéb szerves anyagok előállítására használják fel, miközben oxigént szabadítanak fel. Ezeket a szerves anyagokat a növények nyersanyagként használják fel növekedésükhöz és szaporodásukhoz, és szén-dioxidot is kibocsátanak a növények, így teljessé válik a szén-dioxid körforgása.
Az állatok és mikroorganizmusok a légzési folyamat során is képesek a szén-dioxidot oxigénné alakítani, különösen egyes tengeri élőlények, mint például a hínár stb., nagy mennyiségű szén-dioxidot képesek szerves anyaggá alakítani, ezáltal megváltoztatva a tengeri környezetet.
Ezenkívül egyes kémiai reakciók a szén-dioxidot más anyagokká is átalakíthatják. Például a szén elégetése a szén-dioxidot kén-dioxiddá és vízzé, a kalcium-karbonát pedig a szén-dioxidot kalcium-karbonáttá alakíthatja, amiből olyan anyagokat lehet készíteni, mint például fémek és cement. Ezenkívül egyes kémiai reakciók a szén-dioxidot szénhidrogénekké, például metánná alakíthatják, és különféle célokra felhasználhatják.
Összefoglalva, a növények, állatok, mikrobák és egyes kémiai reakciók mind képesek megváltoztatni a környezetet azáltal, hogy a szén-dioxidot más anyagokká alakítják át.
3. A CO2-t vissza tudjuk alakítani szénné?
Elméletileg az is lehetséges.
Honnan jött a szén? Földbe temetett növények termelik. A növényekben lévő szénelem néha abból származik, hogy a növények felszívják szén-dioxid a levegőben, és fotoszintézis révén szerves anyaggá alakítják. Ezért ugyanannyi mól szénatom esetén a szén-dioxid energiája alacsonyabb, mint a széné. Ezért a természetben a szén elégetésének reakciója szén-dioxid előállítására spontán módon lezajlik, amikor a kezdeti energia (például a gyújtás) teljesül, de a szén-dioxid szerves anyaggá alakításának folyamata nem mehet spontán módon, és fotoszintézisen kell keresztülmennie, és az energia a napból származik.
Ha mesterséges finomításról beszélünk, akkor szimulálhatjuk a fotoszintézist és a szénképződés folyamatát. Ennek azonban semmiféle gazdasági haszna nincs.
4. Átalakítható-e a CO2 földgázzá?
Igen, a kémiai módszer sok energiát fogyaszt, így a nyereség megéri a veszteséget.
A fák ültetése, a természet átalakítása hosszú időt vesz igénybe, és mindenki hosszú távú erőfeszítéseit követeli meg, valamint a Z-F határozott, következetes, gyakorlatias és hatékony politikáját a föld növényzetének növelése, nem pedig csökkentése érdekében. Miután a növényzet szén-dioxidot fogyaszt, a földkéreg mozgása révén az ókorhoz hasonlóan olajjá stb.
Létezik egyfajta gabona is, amelyik elnyeli a szén-dioxidot, és gabonából és szalmából közvetlenül alkoholt és biogázt termel, ami szintén átalakulás
5. Mi történik, ha szén-dioxid és hidrogén keveredik?
szén-dioxid és a hidrogén reakcióba lépve különböző reakciókörülmények között különböző termékek keletkezhetnek:
1. A szén-dioxid és a hidrogén magas hőmérsékleten reagálva szén-monoxidot és vizet képeznek;
2. A szén-dioxid és a hidrogén magas hőmérsékleten és nagy nyomáson reagálva metánt és vizet képeznek. A metán a legegyszerűbb szerves anyag és a földgáz, a biogáz, a gödörgáz stb., közismertebb nevén gáz fő összetevője;
3. A szén-dioxid és a hidrogén magas hőmérsékleten reagálnak, és ruténium-foszfin-króm vegyület katalizátor hozzáadásával metanolt állítanak elő, amely a legegyszerűbb telített egyértékű alkohol, és színtelen és illékony, alkoholszagú folyadék. Formaldehid és peszticidek stb. előállítására használják, szerves anyagok kivonására és alkohol denaturálószereként.
6. Szén-dioxid átalakítása folyékony tüzelőanyaggá
Az Illinoisi Egyetem vegyészeinek mesterséges fotoszintézissel sikerült üzemanyagot létrehozniuk vízből, szén-dioxidból és látható fényből. Azáltal, hogy a szén-dioxidot bonyolultabb molekulákká, például propánná alakítja, a zöldenergia-technológia sikeresen haladt előre a felesleges szén-dioxid hasznosítása és a napenergia kémiai kötések formájában történő tárolása terén, amelyet az alacsony napfény és a csúcs energiaigény időszakaiban használnak fel.
A növények a napfényt használják a víz és a szén-dioxid reakciójának előmozdítására, hogy nagy energiájú glükózt állítsanak elő a napenergia tárolására. Az új tanulmányban a kutatók mesterséges reakciót fejlesztettek ki elektronban gazdag arany nanorészecskékkel katalizátorként, hogy szén-dioxidot és vizet üzemanyaggá alakítsanak a növények által a természetes fotoszintézis során használt látható zöld fény segítségével. Ezeket az új eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé.
„Célunk összetett, cseppfolyósítható szénhidrogének előállítása többlet szén-dioxidból és olyan fenntartható energiaforrásokból, mint a napenergia” – mondta Prashant Jain, a kémia professzora és a tanulmány társszerzője. "A folyékony üzemanyagok ideálisak, mert kompatibilisek a gáznemű tüzelőanyagokkal. Könnyebb, biztonságosabb és gazdaságosabb a szállításuk, és több kötést tartalmazó hosszú láncú molekulákból állnak, ami azt jelenti, hogy energiasűrűbbek."
Jain laboratóriumában Sungju Yu, egy posztdoktori kutató és a tanulmány első szerzője fémkatalizátort használt a zöld fény elnyelésére és a szén-dioxid és víz kémiai reakciójához szükséges elektronok és protonok szállítására, amelyek klorofillként működnek a természetes fotoszintézisben.
Az arany nanorészecskék különösen jól működnek katalizátorként, mert felületük könnyen reagál a szén-dioxid molekulákkal, hatékonyan elnyeli a fényenergiát anélkül, hogy lebomlana, mint más rozsdás fémek, mondta Jain.
A szénhidrogén-üzemanyagok kémiai kötéseiben tárolt energia felszabadítására számos mód létezik. Az elégetésének egyszerű és hagyományos módja azonban több szén-dioxidot termelne, ami ellentétes a napenergia rögzítésének és tárolásának gondolatával, mondta Jain.
„Az így készült szénhidrogéneknek más, nem hagyományos alkalmazásai is vannak” – mondta. "Áramot és feszültséget generálhatnak az üzemanyagcellák táplálására. Világszerte számos laboratórium dolgozik azon, hogyan lehetne hatékonyabbá tenni őket." átalakítani a szénhidrogénekben lévő kémiai energiát elektromos energiává."
