Kann Kuelendioxid a Brennstoff ëmgewandelt ginn?
1. Wéi CO2 an Brennstoff ëmsetzen?
Als éischt, benotzt Solarenergie fir ze konvertéieren Kuelendioxid a Waasser an Brennstoff. Fuerscher benotzen d'Solarenergie fir Kuelendioxid a Waasser opzedeelen fir Gase wéi Waasserstoff, Kuelemonoxid oder Methan ze produzéieren, déi dann veraarbecht ginn fir se a Chemikalien ëmzewandelen, déi als Brennstoff benotzt kënne ginn. Op dës Manéier hunn d'Wëssenschaftler et fäerdeg bruecht Kuelendioxid a Kuelemonoxid ëmzewandelen, wat fir d'Zviack-Reaktioun (Zviack) néideg ass.
Zweetens gi Mikroben benotzt fir Kuelendioxid an organesch Matière ëmzewandelen. Mat Mikroorganismen (dorënner Algen a Bakterien, asw.) fir Fotosynthese auszeféieren, Liichtenergie direkt an chemesch Energie ëmzewandelen, a Kuelendioxid an organesch Matière wéi Zocker ëmgewandelt fir Biomass Brennstoff ze produzéieren. Zum Beispill benotze Fuerscher Algen fir Solarenergie a Kuelendioxid an Ueleg an aner Biomass ëmzewandelen fir Saachen wéi Biodiesel a Biobenzin ze maachen.
Schlussendlech gëtt eng chemesch Reaktioun benotzt fir de Kuelendioxid a Brennstoff ëmzewandelen. Zum Beispill benotze Fuerscher thermochemesch oder elektrochemesch Reaktiounen fir Kuelendioxid an Ammoniak oder aner Organik ëmzewandelen, déi dann a Chemikalien veraarbecht kënne ginn, déi als Brennstoff benotzt kënne ginn. Zum Beispill gëtt elektrochemesch Reduktioun benotzt fir Kuelendioxid a formell Säuren oder organesch Substanzen wéi Mieresäure ëmzewandelen, déi dann weider a Brennstoffer synthetiséiert ginn, asw.
2. Kann CO2 an aner Saachen ëmgewandelt ginn?
Substanzen déi interconvertéiere kënnen mat Kuelendioxid enthalen Planzen, Déieren, Mikroorganismen an e puer chemesch Reaktiounen.
Planzen sinn déi wichtegst Konverter vu Kuelendioxid. Si konvertéieren Kuelendioxid an organesch Matière duerch Fotosynthese, sou datt d'Energie vun Organismen néideg ass. Photosynthese ass de Prozess duerch deen Planzen Waasser a Kuelendioxid aus der Sonn Energie absorbéieren, dann d'Kuelestoffatome an hinnen benotzen fir Zucker an aner organesch Matière ze maachen, wärend Sauerstoff fräigelooss gëtt. Dës organesch Matière gi vu Planzen als Rohmaterial fir hire Wuesstum a Reproduktioun benotzt, a Kuelendioxid gëtt och vu Planzen fräigelooss, sou datt de Kuelendioxidzyklus ofgeschloss ass.
Déieren a Mikroorganismen kënnen och Kuelendioxid a Sauerstoff ëmsetzen duerch den Atmungsprozess, besonnesch e puer Marineorganismen, wéi Seewier, asw.
Zousätzlech kënnen e puer chemesch Reaktiounen och Kuelendioxid an aner Substanzen ëmsetzen. Zum Beispill, Verbrenne Kuel kann Kuelendioxid a Schwefeldioxid a Waasser konvertéieren, a Kalziumkarbonat kann Kuelendioxid a Kalziumkarbonat konvertéieren, wat benotzt ka ginn fir Materialien wéi Metaller an Zement ze maachen. Zousätzlech kënnen e puer chemesch Reaktiounen och Kuelendioxid a Kuelewaasserstoffer ëmsetzen, wéi Methan, a se fir verschidden Zwecker benotzen.
Zesummegefaasst, Planzen, Déieren, Mikroben, an e puer chemesch Reaktiounen sinn all fäeg d'Ëmwelt z'änneren andeems Kuelendioxid an aner Substanzen ëmgewandelt gëtt.
3. Kënne mir CO2 zréck a Kuel ëmsetzen?
Theorie ass et och méiglech.
Wou koumen d'Kuel hier? Et gëtt produzéiert vu Planzen, déi am Buedem begruewe sinn. De Kuelestoffelement an de Planzen kënnt heiansdo vu Planzen absorbéieren Kuelendioxid an der Loft a verwandelt se duerch Fotosynthese an organesch Matière. Dofir ass d'Energie vu Kuelendioxid fir déiselwecht Zuel vu Mol vu Kuelestoffatome manner wéi déi vu Kuel. Dofir, an der Natur, kann d'Reaktioun vu Verbrenne Kuel fir Kuelendioxid ze generéieren spontan virugoen wann déi initial Energie (wéi zB Zündung) zefridden ass, awer de Prozess fir Kuelendioxid an organesch Matière ëmzewandelen kann net spontan virugoen, a muss duerch d'Fotosynthese passéieren, an d'Energie kënnt vun der Sonn.
Wa mir iwwer kënschtlech Raffinéierung schwätzen, kënne mir Fotosynthese a Kuelbildungsprozess simuléieren. Et gëtt awer guer kee wirtschaftleche Virdeel.
4. Kann CO2 an Äerdgas ëmgewandelt ginn?
Jo, d'chemesch Method verbraucht vill Energie, sou datt de Gewënn de Verloscht wäert ass.
Beem ze planzen, d'Natur ze benotzen fir ze transforméieren, brauch eng laang Zäit, a verlaangt jidderengem laangfristeg Efforten, an Z-F seng fest, konsequent, praktesch an effektiv Politik fir d'Vegetatioun vun der Äerd ze erhéijen, net ze reduzéieren. Nodeems d'Vegetatioun Kuelendioxid verbraucht, duerch d'Bewegung vun der Äerdkrust, gëtt et an Ueleg, asw wéi an antik Zäiten.
Et gëtt och eng Zort Getreide, déi Kuelendioxid absorbéiert, an direkt Alkohol a Biogas aus Getreide a Stréi produzéiert, wat och eng Transformatioun ass.
5. Wat geschitt wann Kuelendioxid a Waasserstoff Mix?
Kuelendioxid a Waasserstoff ka reagéieren fir verschidde Produkter ënner verschiddene Reaktiounsbedéngungen ze produzéieren:
1. Kuelendioxid a Waasserstoff reagéieren bei héijer Temperatur fir Kuelemonoxid a Waasser ze bilden;
2. Kuelendioxid a Waasserstoff reagéieren ënner héijer Temperatur an héijen Drock fir Methan a Waasser ze bilden. Methan ass déi einfachst organesch Substanz an den Haaptkomponent vun Äerdgas, Biogas, Pitgas, etc., allgemeng als Gas bekannt;
3. Kuelendioxid a Waasserstoff reagéieren bei héijer Temperatur a fügen Katalysator Ruthenium-Phosphin-Chromverbindung fir Methanol ze produzéieren, wat den einfachsten gesättigte monohydresche Alkohol ass an eng faarweg a flüchteg Flëssegkeet mat Alkoholgeroch ass. Et gëtt benotzt fir Formaldehyd a Pestiziden ze produzéieren, asw., a benotzt als Extraktor fir organesch Matière an als Denaturant fir Alkohol.
6. Kuelendioxid ëmsetzen an flësseg Brennstoffer
Chemiker vun der University of Illinois hunn et fäerdeg bruecht Brennstoff aus Waasser, Kuelendioxid a siichtbar Liicht duerch kënschtlech Fotosynthese ze kreéieren. Andeems Dir Kuelendioxid a méi komplexe Moleküle wéi Propan ëmgewandelt huet, ass gréng Energietechnologie erfollegräich no vir geplënnert fir iwwerschësseg Kuelendioxid ze notzen an d'Solarenergie a Form vu chemesche Bindungen ze späicheren fir ze benotzen während Perioden vu geréngem Sonneliicht a Spëtzenergiebedarf.
Planzen benotze Sonneliicht fir d'Reaktioun vu Waasser a Kuelendioxid ze féieren fir héichenergesch Glukos ze produzéieren fir d'Solarenergie ze späicheren. An der neier Etude hunn d'Fuerscher eng kënschtlech Reaktioun entwéckelt mat elektronesche räiche Gold Nanopartikelen als Katalysator fir Kuelendioxid a Waasser a Brennstoff ëmzewandelen mat dem sichtbare grénge Liicht dat Planzen an der natierlecher Fotosynthese benotzen. Dës nei Erkenntnisser goufen an der Zäitschrëft Nature Communications publizéiert.
"Eist Zil ass et komplex, flësseg Kuelewaasserstoffer aus iwwerschësseg Kuelendioxid an nohalteg Energiequellen wéi Solarenergie ze produzéieren", sot de Prashant Jain, Professer fir Chimie a Studie Co-Autor. "Flësseg Brennstoffer sinn ideal, well se mat gasforme Brennstoffer kompatibel sinn. Si si méi einfach, méi sécher a méi ekonomesch ze transportéieren, a si sinn aus laang Kettenmoleküle mat méi Obligatiounen gemaach, dat heescht datt se méi energiedicht sinn."
Am Labo vum Jain huet de Sungju Yu, e Postdoctoral Fuerscher an den éischten Autor vun der Studie, e Metallkatalysator benotzt fir gréng Luucht ze absorbéieren an d'Elektronen a Protonen ze transportéieren, déi fir d'chemesch Reaktioun vu Kuelendioxid a Waasser gebraucht ginn, als Chlorophyll an der natierlecher Fotosynthese.
Gold Nanopartikel funktionnéieren besonnesch gutt als Katalysator, well hir Flächen liicht mat Kuelendioxidmoleküle reagéieren, effektiv d'Liichtenergie absorbéieren ouni ze briechen wéi aner rost-ufälleg Metaller, sot de Jain.
Et gi vill Weeër fir d'Energie ze befreien, déi an de chemesche Verbindunge vu Kuelewaasserstoffbrennstoffer gespäichert ass. Wéi och ëmmer, déi einfach an traditionell Manéier fir et ze verbrennen géif schlussendlech méi Kuelendioxid produzéieren, wat géint d'Iddi geet fir d'Solarenergie opzehuelen an ze späicheren, sot de Jain.
"Et ginn aner net-traditionell Uwendunge vu Kuelewaasserstoffer op dës Manéier," sot hien. "Si kënnen Stroum a Spannung generéieren fir Brennstoffzellen z'erhalen. Et gi vill Laboe ronderëm d'Welt, déi un der Aarbecht schaffen wéi se méi effizient maachen." konvertéiert déi chemesch Energie a Kuelewaasserstoffer an elektresch Energie."
