Jista' d-dijossidu tal-karbonju jiġi kkonvertit fi fjuwil?
1. Kif tikkonverti s-CO2 fi fjuwil?
L-ewwel, tuża l-enerġija solari biex tikkonverti dijossidu tal-karbonju u l-ilma fil-fjuwil. Ir-riċerkaturi jużaw l-enerġija solari biex jaqsmu d-dijossidu tal-karbonju u l-ilma biex jipproduċu gassijiet bħall-idroġenu, il-monossidu tal-karbonju jew il-metanu, li mbagħad jiġu pproċessati biex jikkonvertuhom f’kimiċi li jistgħu jintużaw bħala fjuwil. B'dan il-mod, ix-xjentisti rnexxielhom jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f'monossidu tal-karbonju, li huwa meħtieġ għar-reazzjoni Zviack (Zviack).
It-tieni, il-mikrobi jintużaw biex jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f'materja organika. L-użu ta 'mikro-organiżmi (inklużi l-alka u l-batterja, eċċ.) Biex twettaq il-fotosintesi, tikkonverti l-enerġija ħafifa direttament f'enerġija kimika, u tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'materja organika bħaz-zokkor biex tipproduċi fjuwil tal-bijomassa. Pereżempju, ir-riċerkaturi jużaw l-alka biex jikkonvertu l-enerġija solari u d-dijossidu tal-karbonju f’żejt u bijomassa oħra biex jagħmlu affarijiet bħall-bijodiżil u l-bijogażolina.
Fl-aħħarnett, reazzjoni kimika hija użata biex tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju fi fjuwil. Pereżempju, ir-riċerkaturi jużaw reazzjonijiet termokimiċi jew elettrokimiċi biex jikkonvertu dijossidu tal-karbonju f'ammonja jew organiċi oħra, li mbagħad jistgħu jiġu pproċessati f'kimiċi li jistgħu jintużaw bħala fjuwil. Pereżempju, it-tnaqqis elettrokimiku jintuża biex jikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'aċidi formali jew sustanzi organiċi bħall-aċidu formiku, li mbagħad jiġu sintetizzati aktar f'karburanti, eċċ.
2. Is-CO2 jista' jiġi kkonvertit f'affarijiet oħra?
Sustanzi li jistgħu jikkonvertu ma ' dijossidu tal-karbonju jinkludu pjanti, annimali, mikro-organiżmi u xi reazzjonijiet kimiċi.
Il-pjanti huma l-aktar konvertituri importanti tad-dijossidu tal-karbonju. Huma jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f'materja organika permezz tal-fotosintesi, u b'hekk jipprovdu l-enerġija meħtieġa mill-organiżmi. Il-fotosintesi hija l-proċess li bih il-pjanti jassorbu l-ilma u d-dijossidu tal-karbonju mill-enerġija tax-xemx, imbagħad jużaw l-atomi tal-karbonju fihom biex jagħmlu zokkor u materja organika oħra, filwaqt li jirrilaxxaw l-ossiġnu. Dawn il-materji organiċi jintużaw mill-pjanti bħala materja prima għat-tkabbir u r-riproduzzjoni tagħhom, u d-dijossidu tal-karbonju huwa wkoll rilaxxat mill-pjanti, u b'hekk jitlesta ċ-ċiklu tad-dijossidu tal-karbonju.
Annimali u mikro-organiżmi jistgħu wkoll jikkonvertu dijossidu tal-karbonju f'ossiġnu permezz tal-proċess ta 'respirazzjoni, speċjalment xi organiżmi tal-baħar, bħal alka tal-baħar, eċċ., Jistgħu jikkonvertu ammont kbir ta' dijossidu tal-karbonju f'materja organika, u b'hekk ibiddlu l-ambjent tal-baħar.
Barra minn hekk, xi reazzjonijiet kimiċi jistgħu wkoll jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f'sustanzi oħra. Pereżempju, il-faħam tal-ħruq jista 'jikkonverti dijossidu tal-karbonju f'dijossidu tal-kubrit u ilma, u karbonat tal-kalċju jista' jikkonverti dijossidu tal-karbonju f'karbonat tal-kalċju, li jista 'jintuża biex jagħmel materjali bħal metalli u siment. Barra minn hekk, xi reazzjonijiet kimiċi jistgħu wkoll jikkonvertu dijossidu tal-karbonju f'idrokarburi, bħal metanu, u jużawhom għal diversi skopijiet.
Fil-qosor, pjanti, annimali, mikrobi, u xi reazzjonijiet kimiċi huma kollha kapaċi jbiddlu l-ambjent billi jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f’sustanzi oħra.
3. Nistgħu nikkonvertiw is-CO2 lura f'faħam?
Fit-teorija, huwa wkoll possibbli.
Minn fejn ġie l-faħam? Huwa prodott minn pjanti midfuna fl-art. L-element tal-karbonju fil-pjanti kultant jiġi minn pjanti li jassorbu dijossidu tal-karbonju fl-arja u jibdluhom f’materja organika permezz tal-fotosintesi. Għalhekk, għall-istess numru ta 'moli ta' atomi tal-karbonju, l-enerġija tad-dijossidu tal-karbonju hija inqas minn dik tal-faħam. Għalhekk, fin-natura, ir-reazzjoni tal-ħruq tal-faħam biex tiġġenera dijossidu tal-karbonju tista 'tipproċedi b'mod spontanju meta l-enerġija inizjali (bħal tqabbid) tkun sodisfatta, iżda l-proċess tat-tidwir tad-dijossidu tal-karbonju f'materja organika ma jistax jipproċedi spontanjament, u għandu jgħaddi mill-fotosintesi, u l-enerġija tiġi mix-xemx.
Jekk nitkellmu dwar ir-raffinar artifiċjali, nistgħu nisimulaw il-proċess tal-fotosintesi u l-formazzjoni tal-faħam. Madankollu, m'hemm l-ebda benefiċċju ekonomiku.
4. Jista' s-CO2 jiġi kkonvertit f'gass naturali?
Iva, il-metodu kimiku jikkonsma ħafna enerġija, għalhekk il-qligħ jiswa t-telf.
It-tħawwil tas-siġar, li juża n-natura biex jittrasforma, jieħu żmien twil, u jeħtieġ l-isforzi fit-tul ta 'kulħadd, u l-politiki sodi, konsistenti, prattiċi u effettivi ta' Z-F biex iżidu l-veġetazzjoni tad-dinja, mhux inaqqsuha. Wara li l-veġetazzjoni tikkonsma d-dijossidu tal-karbonju, permezz tal-moviment tal-qoxra tad-dinja, tinbidel f'żejt, eċċ bħal fi żminijiet antiki.
Hemm ukoll tip ta 'qamħ li jassorbi d-dijossidu tal-karbonju, u jipproduċi direttament alkoħol u bijogass minn qamħ u tiben, li hija wkoll trasformazzjoni
5. X'jiġri meta d-dijossidu tal-karbonju u l-idroġenu jitħalltu?
Diossidu tal-karbonju u l-idroġenu jistgħu jirreaġixxu biex jipproduċu prodotti differenti taħt kundizzjonijiet ta' reazzjoni differenti:
1. Id-dijossidu tal-karbonju u l-idroġenu jirreaġixxu f'temperatura għolja biex jiffurmaw monossidu tal-karbonju u ilma;
2. Id-dijossidu tal-karbonju u l-idroġenu jirreaġixxu taħt temperatura għolja u pressjoni għolja biex jiffurmaw metanu u ilma. Il-metanu huwa l-aktar sustanza organika sempliċi u l-komponent ewlieni tal-gass naturali, bijogass, gass tal-għadma, eċċ., komunement magħrufa bħala gass;
3. Id-dijossidu tal-karbonju u l-idroġenu jirreaġixxu f'temperatura għolja u żid il-kompost ta 'rutenju-fosfina-kromju tal-katalist biex jipproduċi metanol, li huwa l-alkoħol monoidric saturat l-aktar sempliċi u huwa likwidu bla kulur u volatili b'riħa ta' alkoħol. Jintuża biex jipproduċi formaldehyde u Pestiċidi, eċċ., U jintuża bħala estratt għal materja organika u denaturant għall-alkoħol.
6. Konverżjoni tad-dijossidu tal-karbonju f'karburanti likwidi
Il-kimiċi fl-Università ta 'Illinois irnexxielhom joħolqu fjuwil mill-ilma, dijossidu tal-karbonju u dawl viżibbli permezz ta' fotosinteżi artifiċjali. Billi tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'molekuli aktar kumplessi bħall-propan, it-teknoloġija tal-enerġija ħadra mxiet 'il quddiem b'suċċess biex tisfrutta d-dijossidu tal-karbonju żejjed u taħżen l-enerġija solari fil-forma ta 'bonds kimiċi għall-użu matul perjodi ta' dawl tax-xemx baxx u domanda massima għall-enerġija.
Il-pjanti jużaw id-dawl tax-xemx biex imexxu r-reazzjoni ta 'l-ilma u d-dijossidu tal-karbonju biex jipproduċu glukożju ta' enerġija għolja biex jaħżnu l-enerġija solari. Fl-istudju l-ġdid, ir-riċerkaturi żviluppaw reazzjoni artifiċjali bl-użu ta 'nanopartiċelli tad-deheb b'ħafna elettroni bħala katalizzatur biex jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju u l-ilma f'karburant bl-użu tad-dawl aħdar viżibbli li l-pjanti jużaw fil-fotosintesi naturali. Dawn is-sejbiet il-ġodda ġew ippubblikati fil-ġurnal Nature Communications.
"L-għan tagħna huwa li nipproduċu idrokarburi kumplessi u likwifikati minn dijossidu tal-karbonju żejjed u sorsi ta 'enerġija sostenibbli bħall-enerġija solari," qal Prashant Jain, professur tal-kimika u ko-awtur tal-istudju. "Il-fjuwils likwidi huma ideali minħabba li huma kompatibbli mal-fjuwils gassużi. Huma aktar faċli, aktar sikuri u aktar ekonomiċi għat-trasport, u huma magħmula minn molekuli ta 'katina twila b'aktar bonds, li jfisser li huma aktar densi tal-enerġija."
Fil-laboratorju ta 'Jain, Sungju Yu, riċerkatur post-dottorat u l-ewwel awtur tal-istudju, uża katalizzatur tal-metall biex jassorbi dawl aħdar u jittrasporta l-elettroni u l-protoni meħtieġa għar-reazzjoni kimika tad-dijossidu tal-karbonju u l-ilma, li jaġixxi bħala klorofilla fil-fotosintesi naturali.
In-nanopartiċelli tad-deheb jaħdmu partikolarment tajjeb bħala katalizzaturi minħabba li l-uċuħ tagħhom jirreaġixxu faċilment mal-molekuli tad-dijossidu tal-karbonju, jassorbu b'mod effettiv l-enerġija ħafifa mingħajr ma jitkissru bħal metalli oħra suxxettibbli għas-sadid, qal Jain.
Hemm ħafna modi kif tirrilaxxa l-enerġija maħżuna fil-bonds kimiċi tal-fjuwils idrokarburi. Madankollu, il-mod sempliċi u tradizzjonali ta 'ħruq tiegħu jispiċċa jipproduċi aktar dijossidu tal-karbonju, li jmur kontra l-idea li tinqabad u tinħażen l-enerġija solari fl-ewwel lok, qal Jain.
"Hemm applikazzjonijiet oħra mhux tradizzjonali ta 'idrokarburi magħmula b'dan il-mod," huwa qal. "Jistgħu jiġġeneraw kurrent u vultaġġ biex iħaddmu ċ-ċelloli tal-fjuwil. Hemm ħafna laboratorji madwar id-dinja li jaħdmu fuq kif jagħmluhom aktar effiċjenti." tikkonverti l-enerġija kimika fl-idrokarburi f’enerġija elettrika.”
