Ar anglies dioksidas gali būti paverstas kuru?
1. Kaip CO2 paversti kuru?
Pirma, konvertuoti naudojant saulės energiją anglies dvideginio ir vandenį į kurą. Mokslininkai saulės energiją naudoja anglies dioksidui ir vandeniui skaidyti, kad gautų tokias dujas kaip vandenilis, anglies monoksidas ar metanas, kurios vėliau apdorojamos paverčiant jas cheminėmis medžiagomis, kurios gali būti naudojamos kaip kuras. Tokiu būdu mokslininkams pavyko anglies dioksidą paversti anglies monoksidu, kuris reikalingas Zviack reakcijai (Zviack).
Antra, mikrobai naudojami anglies dioksidui paversti organine medžiaga. Naudojant mikroorganizmus (įskaitant dumblius ir bakterijas ir kt.) fotosintezei atlikti, šviesos energiją tiesiogiai paversti chemine energija, o anglies dioksidą paversti organine medžiaga, tokia kaip cukrus, kad būtų gaminamas biomasės kuras. Pavyzdžiui, mokslininkai naudoja dumblius, kad saulės energiją ir anglies dioksidą paverstų nafta ir kita biomase, kad galėtų gaminti tokius dalykus kaip biodyzelinas ir biobenzinas.
Galiausiai, cheminė reakcija naudojama anglies dioksidui paversti kuru. Pavyzdžiui, mokslininkai naudoja termochemines arba elektrochemines reakcijas, kad anglies dioksidą paverstų amoniaku ar kitomis organinėmis medžiagomis, kurios vėliau gali būti perdirbamos į chemines medžiagas, kurios gali būti naudojamos kaip kuras. Pavyzdžiui, elektrocheminis redukavimas naudojamas anglies dioksidui paversti formaliomis rūgštimis arba organinėmis medžiagomis, tokiomis kaip skruzdžių rūgštis, kurios vėliau sintetinamos į kurą ir kt.
2. Ar galima CO2 paversti kitais dalykais?
Medžiagos, kurios gali virsti tarpusavyje anglies dvideginio apima augalus, gyvūnus, mikroorganizmus ir kai kurias chemines reakcijas.
Augalai yra svarbiausi anglies dioksido konverteriai. Jie fotosintezės būdu anglies dioksidą paverčia organine medžiaga, taip aprūpindami organizmams reikalingą energiją. Fotosintezė yra procesas, kurio metu augalai sugeria vandenį ir anglies dioksidą iš saulės energijos, tada naudoja juose esančius anglies atomus cukrui ir kitoms organinėms medžiagoms gaminti, kartu išskirdami deguonį. Šias organines medžiagas augalai naudoja kaip žaliavą savo augimui ir dauginimuisi, o anglies dvideginį išskiria ir augalai, taip užbaigdami anglies dvideginio ciklą.
Gyvūnai ir mikroorganizmai taip pat gali paversti anglies dioksidą deguonimi per kvėpavimo procesą, ypač kai kurie jūros organizmai, tokie kaip jūros dumbliai ir kt., Jie gali paversti didelį anglies dioksido kiekį į organines medžiagas, taip pakeisdami jūros aplinką.
Be to, kai kurios cheminės reakcijos taip pat gali paversti anglies dioksidą kitomis medžiagomis. Pavyzdžiui, deginant anglį anglies dioksidą galima paversti sieros dioksidu ir vandeniu, o kalcio karbonatu anglies dioksidą galima paversti kalcio karbonatu, iš kurio galima gaminti tokias medžiagas kaip metalai ir cementas. Be to, kai kurios cheminės reakcijos taip pat gali paversti anglies dioksidą į angliavandenilius, pavyzdžiui, metaną, ir panaudoti juos įvairiems tikslams.
Apibendrinant galima teigti, kad augalai, gyvūnai, mikrobai ir kai kurios cheminės reakcijos gali pakeisti aplinką, paversdamos anglies dioksidą kitomis medžiagomis.
3. Ar galime CO2 paversti atgal į anglį?
Teoriškai taip pat įmanoma.
Iš kur atsirado anglis? Jį gamina žemėje užkasti augalai. Augaluose esantis anglies elementas kartais atsiranda dėl augalų absorbcijos anglies dvideginio ore ir fotosintezės būdu paverčiant juos organinėmis medžiagomis. Todėl tam pačiam skaičiui molių anglies atomų anglies dioksido energija yra mažesnė nei anglies. Todėl gamtoje anglies degimo reakcija į anglies dioksidą gali vykti savaime, kai patenkinama pradinė energija (pvz., užsidegimas), tačiau anglies dioksido pavertimo organine medžiaga procesas negali vykti savaime ir turi vykti per fotosintezę, o energija gaunama iš saulės.
Jei kalbame apie dirbtinį rafinavimą, galime imituoti fotosintezės ir anglies susidarymo procesą. Tačiau ekonominės naudos iš viso nėra.
4. Ar galima CO2 paversti gamtinėmis dujomis?
Taip, cheminis metodas sunaudoja daug energijos, todėl pelnas vertas nuostolių.
Medžių sodinimas, naudojant gamtą transformacijai, užtrunka ilgai ir reikalauja visų ilgalaikių pastangų bei tvirtos, nuoseklios, praktiškos ir veiksmingos Z-F politikos didinti, o ne mažinti žemės augaliją. Augalijai sunaudojus anglies dioksidą, judant žemės plutai jis kaip senovėje virsta nafta ir pan.
Taip pat yra grūdai, kurie sugeria anglies dioksidą ir tiesiogiai gamina alkoholį bei biodujas iš grūdų ir šiaudų, o tai taip pat yra transformacija.
5. Kas atsitinka, kai susimaišo anglies dioksidas ir vandenilis?
Anglies dioksidas ir vandenilis gali reaguoti ir gaminti skirtingus produktus skirtingomis reakcijos sąlygomis:
1. Anglies dioksidas ir vandenilis reaguoja aukštoje temperatūroje, sudarydami anglies monoksidą ir vandenį;
2. Anglies dioksidas ir vandenilis reaguoja esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui, sudarydami metaną ir vandenį. Metanas yra paprasčiausia organinė medžiaga ir pagrindinė gamtinių dujų, biodujų, duobių dujų ir kt., paprastai vadinamų dujomis, sudedamoji dalis;
3. Anglies dioksidas ir vandenilis reaguoja aukštoje temperatūroje ir pridedant katalizatoriaus rutenio-fosfino-chromo junginį gamina metanolį, kuris yra paprasčiausias sotusis monohidroksis alkoholis ir yra bespalvis ir lakus skystis, turintis alkoholio kvapą. Jis naudojamas formaldehidui, pesticidams ir kt. gaminti, naudojamas kaip organinių medžiagų ekstraktorius ir alkoholio denatūrantas.
6. Anglies dioksido pavertimas skystuoju kuru
Ilinojaus universiteto chemikams dirbtinės fotosintezės būdu pavyko sukurti kurą iš vandens, anglies dioksido ir matomos šviesos. Pavertus anglies dioksidą į sudėtingesnes molekules, tokias kaip propanas, žaliosios energijos technologija sėkmingai pažengė į priekį siekiant panaudoti anglies dioksido perteklių ir kaupti saulės energiją cheminių jungčių pavidalu, kad būtų galima naudoti mažai saulės šviesos ir didžiausio energijos poreikio laikotarpiais.
Augalai naudoja saulės šviesą, kad paskatintų vandens ir anglies dioksido reakciją, kad susidarytų didelės energijos gliukozė saulės energijai kaupti. Naujajame tyrime mokslininkai sukūrė dirbtinę reakciją, naudodami daug elektronų turinčias aukso nanodaleles kaip katalizatorių, kad anglies dioksidą ir vandenį paverstų kuru, naudojant matomą žalią šviesą, kurią augalai naudoja natūraliai fotosintezei. Šios naujos išvados buvo paskelbtos žurnale Nature Communications.
„Mūsų tikslas yra gaminti sudėtingus, suskystančius angliavandenilius iš anglies dioksido pertekliaus ir tvarių energijos šaltinių, tokių kaip saulės energija“, – sakė Prashant Jain, chemijos profesorius ir tyrimo bendraautoris. "Skystasis kuras yra idealus, nes yra suderinamas su dujiniu kuru. Juos lengviau, saugiau ir ekonomiškiau transportuoti, be to, jie pagaminti iš ilgos grandinės molekulių, turinčių daugiau ryšių, o tai reiškia, kad jie turi daugiau energijos."
Jaino laboratorijoje Sungju Yu, podoktorantūros tyrėjas ir pirmasis tyrimo autorius, naudojo metalinį katalizatorių, kad sugertų žalią šviesą ir perneštų elektronus bei protonus, reikalingus cheminei anglies dioksido ir vandens reakcijai, veikdamas kaip chlorofilas natūralioje fotosintezėje.
Aukso nanodalelės ypač gerai veikia kaip katalizatoriai, nes jų paviršiai lengvai reaguoja su anglies dioksido molekulėmis, efektyviai sugeria šviesos energiją, nesuirdamos, kaip ir kiti rūdijantys metalai, sakė Jainas.
Yra daug būdų, kaip išlaisvinti energiją, sukauptą angliavandenilių kuro cheminėse jungtyse. Tačiau paprastas ir tradicinis jo deginimo būdas baigtųsi daugiau anglies dioksido, o tai prieštarauja saulės energijos surinkimo ir saugojimo idėjai, sakė Jain.
"Yra ir kitų netradicinių angliavandenilių pritaikymo būdų, pagamintų tokiu būdu", - sakė jis. "Jie gali generuoti srovę ir įtampą kuro elementams maitinti. Visame pasaulyje yra daug laboratorijų, dirbančių, kaip padidinti jų efektyvumą." angliavandenilių cheminę energiją paversti elektros energija“.
