Er hægt að breyta koltvísýringi í eldsneyti？
1. Hvernig á að breyta CO2 í eldsneyti?
Í fyrsta lagi að nota sólarorku til að umbreyta koltvísýringur og vatn í eldsneyti. Vísindamenn nota sólarorku til að kljúfa koltvísýring og vatn til að framleiða lofttegundir eins og vetni, kolmónoxíð eða metan, sem síðan eru unnin til að breyta þeim í efni sem hægt er að nota sem eldsneyti. Þannig hefur vísindamönnunum tekist að breyta koltvísýringi í kolmónoxíð, sem þarf fyrir Zviack hvarfið (Zviack).
Í öðru lagi eru örverur notaðar til að breyta koltvísýringi í lífræn efni. Notkun örvera (þar á meðal þörunga og bakteríur o.s.frv.) til að framkvæma ljóstillífun, breyta ljósorku beint í efnaorku og breyta koltvísýringi í lífræn efni eins og sykur til að framleiða lífmassaeldsneyti. Til dæmis nota vísindamenn þörunga til að breyta sólarorku og koltvísýringi í olíu og annan lífmassa til að búa til hluti eins og lífdísil og lífbensín.
Að lokum er efnahvarf notað til að breyta koltvísýringi í eldsneyti. Til dæmis nota vísindamenn varma- eða rafefnafræðileg viðbrögð til að breyta koltvísýringi í ammoníak eða önnur lífræn efni sem síðan er hægt að vinna í efni sem hægt er að nota sem eldsneyti. Til dæmis er rafefnafræðileg afoxun notuð til að umbreyta koltvísýringi í formsýrur eða lífræn efni eins og maurasýru, sem síðan eru mynduð frekar í eldsneyti o.s.frv.
2. Er hægt að breyta CO2 í aðra hluti?
Efni sem geta umbreytt við koltvísýringur innihalda plöntur, dýr, örverur og sum efnahvörf.
Plöntur eru mikilvægustu breytir koltvísýrings. Þeir breyta koltvísýringi í lífræn efni með ljóstillífun og veita þannig orku sem lífverur þurfa. Ljóstillífun er ferlið þar sem plöntur gleypa vatn og koltvísýring úr orku sólarinnar, nota síðan kolefnisatómin í þeim til að búa til sykur og önnur lífræn efni, en losa um leið súrefni. Þessi lífrænu efni eru notuð af plöntum sem hráefni til vaxtar og æxlunar og koltvísýringur losar líka um plöntur og lýkur þannig hringrás koltvísýrings.
Dýr og örverur geta einnig umbreytt koltvísýringi í súrefni í gegnum öndunarferlið, sérstaklega sumar sjávarlífverur, eins og þang o.fl., þær geta breytt miklu magni af koltvísýringi í lífræn efni og þar með breytt sjávarumhverfi.
Að auki geta sum efnahvörf einnig breytt koltvísýringi í önnur efni. Til dæmis getur brennandi kol breytt koltvísýringi í brennisteinsdíoxíð og vatn og kalsíumkarbónat getur breytt koltvísýringi í kalsíumkarbónat sem hægt er að nota til að búa til efni eins og málma og sement. Að auki geta sum efnahvörf einnig breytt koltvísýringi í kolvetni, eins og metan, og notað það í ýmsum tilgangi.
Í stuttu máli eru plöntur, dýr, örverur og sum efnahvörf öll fær um að breyta umhverfinu með því að breyta koltvísýringi í önnur efni.
3. Getum við breytt CO2 aftur í kol?
Fræðilega séð er það líka hægt.
Hvaðan komu kolin? Það er framleitt af plöntum sem grafnar eru í jörðu. Kolefnisþátturinn í plöntum kemur stundum frá því að plöntur gleypa koltvísýringur í loftinu og breyta þeim í lífræn efni með ljóstillífun. Þess vegna, fyrir sama fjölda móla af kolefnisatómum, er orka koltvísýrings lægri en í kolum. Þess vegna, í náttúrunni, geta viðbrögð brennandi kola til að mynda koltvísýring farið fram af sjálfu sér þegar upphafsorkan (eins og kveikja) er fullnægt, en ferlið við að breyta koltvísýringi í lífrænt efni getur ekki farið fram af sjálfu sér og verður að fara í gegnum ljóstillífun og orkan kemur frá sólinni.
Ef við tölum um gervihreinsun getum við líkt eftir ljóstillífun og kolamyndunarferli. Það er hins vegar enginn efnahagslegur ávinningur.
4. Er hægt að breyta CO2 í jarðgas?
Já, efnafræðilega aðferðin eyðir mikilli orku, svo ávinningurinn er tapsins virði.
Að gróðursetja tré, nota náttúruna til að umbreyta, tekur langan tíma og krefst langtíma viðleitni allra, og staðfastrar, samkvæmrar, hagnýtrar og skilvirkrar stefnu Z-F til að auka gróður jarðar, ekki minnka hann. Eftir að gróður eyðir koltvísýringi, með hreyfingu jarðskorpunnar, breytist hann í olíu o.s.frv. eins og í fornöld.
Það er líka til eins konar korn sem gleypir koltvísýring og framleiðir beint áfengi og lífgas úr korni og hálmi, sem er líka umbreyting
5. Hvað gerist þegar koltvísýringur og vetni blandast saman?
Koltvísýringur og vetni getur brugðist við til að framleiða mismunandi vörur við mismunandi hvarfaðstæður:
1. Koldíoxíð og vetni hvarfast við háan hita til að mynda kolmónoxíð og vatn;
2. Koltvísýringur og vetni hvarfast við háan hita og háan þrýsting og mynda metan og vatn. Metan er einfaldasta lífræna efnið og aðalþáttur jarðgass, lífgass, gryfjugass o.s.frv., almennt þekktur sem gas;
3. Koltvísýringur og vetni hvarfast við háan hita og bæta við hvata rúteníum-fosfín-króm efnasambandi til að framleiða metanól, sem er einfaldasta mettaða einhýdra alkóhólið og er litlaus og rokgjarn vökvi með áfengislykt. Það er notað til að framleiða formaldehýð og skordýraeitur o.s.frv., og notað sem útdráttarefni fyrir lífræn efni og náttúrulyf fyrir áfengi.
6. Umbreyta koltvísýringi í fljótandi eldsneyti
Efnafræðingum við háskólann í Illinois hefur tekist að búa til eldsneyti úr vatni, koltvísýringi og sýnilegu ljósi með gervi ljóstillífun. Með því að umbreyta koltvísýringi í flóknari sameindir eins og própan hefur græna orkutæknin náð árangri til að virkja umfram koltvísýring og geyma sólarorku í formi efnatengja til notkunar á tímabilum þar sem sólarljós er lítið og orkuþörf er hámarki.
Plöntur nota sólarljós til að knýja fram hvarf vatns og koltvísýrings til að framleiða orkumikinn glúkósa til að geyma sólarorku. Í nýju rannsókninni þróuðu vísindamennirnir gervihvarf með því að nota rafeindaríkar gullnanóagnir sem hvata til að umbreyta koltvísýringi og vatni í eldsneyti með því að nota sýnilega græna ljósið sem plöntur nota í náttúrulegri ljóstillífun. Þessar nýju niðurstöður voru birtar í tímaritinu Nature Communications.
„Markmið okkar er að framleiða flókið, fljótandi kolvetni úr umfram koltvísýringi og sjálfbærum orkugjöfum eins og sólarorku,“ sagði Prashant Jain, prófessor í efnafræði og meðhöfundur rannsóknarinnar. "Fljótandi eldsneyti er tilvalið vegna þess að það er samhæft við loftkennt eldsneyti. Það er auðveldara, öruggara og hagkvæmara í flutningi og þau eru gerð úr langkeðjusameindum með fleiri tengjum, sem þýðir að þau eru orkuþéttari."
Í rannsóknarstofu Jain notaði Sungju Yu, nýdoktor og fyrsti höfundur rannsóknarinnar, málmhvata til að gleypa grænt ljós og flytja rafeindir og róteindir sem nauðsynlegar eru fyrir efnahvörf koltvísýrings og vatns, sem virkar sem klórófyll í náttúrulegri ljóstillífun.
Gull nanóagnir virka sérstaklega vel sem hvatar vegna þess að yfirborð þeirra hvarfast auðveldlega við koltvísýringssameindir, gleypa í raun ljósorku án þess að brjóta niður eins og aðrir ryðhættir málmar, sagði Jain.
Það eru margar leiðir til að losa orkuna sem er geymd í efnatengjum kolvetniseldsneytis. Hins vegar myndi einfalda og hefðbundna leiðin til að brenna það endar með því að framleiða meira koltvísýring, sem stríðir gegn hugmyndinni um að fanga og geyma sólarorku í fyrsta lagi, sagði Jain.
„Það eru önnur óhefðbundin notkun kolvetnis framleidd á þennan hátt,“ sagði hann. "Þeir geta framleitt straum og spennu til að knýja efnarafala. Það eru margar rannsóknarstofur um allan heim sem vinna að því hvernig á að gera þær skilvirkari." umbreyta efnaorkunni í kolvetni í raforku.“
