Czy dwutlenek węgla można przekształcić w paliwo?
1. Jak zamienić CO2 na paliwo?
Po pierwsze, wykorzystanie energii słonecznej do konwersji dwutlenek węgla i wodę w paliwo. Naukowcy wykorzystują energię słoneczną do rozdzielania dwutlenku węgla i wody w celu wytworzenia gazów, takich jak wodór, tlenek węgla lub metan, które są następnie przetwarzane w celu przekształcenia ich w substancje chemiczne, które można wykorzystać jako paliwo. W ten sposób naukowcom udało się przekształcić dwutlenek węgla w tlenek węgla niezbędny do reakcji Zviacka (Zviack).
Po drugie, drobnoustroje służą do przekształcania dwutlenku węgla w materię organiczną. Wykorzystywanie mikroorganizmów (w tym glonów i bakterii itp.) do przeprowadzania fotosyntezy, przekształcania energii świetlnej bezpośrednio w energię chemiczną i przekształcania dwutlenku węgla w materię organiczną, taką jak cukier, w celu produkcji paliwa z biomasy. Na przykład badacze wykorzystują algi do przekształcania energii słonecznej i dwutlenku węgla w ropę i inną biomasę, z której można wytwarzać biodiesel i biobenzynę.
Na koniec stosuje się reakcję chemiczną w celu przekształcenia dwutlenku węgla w paliwo. Na przykład badacze wykorzystują reakcje termochemiczne lub elektrochemiczne do przekształcania dwutlenku węgla w amoniak lub inne substancje organiczne, które można następnie przetworzyć na substancje chemiczne, które można wykorzystać jako paliwo. Na przykład redukcję elektrochemiczną stosuje się w celu przekształcenia dwutlenku węgla w kwasy formalne lub substancje organiczne, takie jak kwas mrówkowy, które są następnie syntetyzowane w paliwa itp.
2. Czy CO2 można przekształcić w inne substancje?
Substancje, z którymi można wchodzić w interakcje dwutlenek węgla obejmują rośliny, zwierzęta, mikroorganizmy i niektóre reakcje chemiczne.
Rośliny są najważniejszymi konwerterami dwutlenku węgla. W procesie fotosyntezy przekształcają dwutlenek węgla w materię organiczną, dostarczając w ten sposób energię potrzebną organizmom. Fotosynteza to proces, w którym rośliny absorbują wodę i dwutlenek węgla z energii słonecznej, a następnie wykorzystują znajdujące się w nich atomy węgla do wytwarzania cukrów i innych substancji organicznych, uwalniając jednocześnie tlen. Te substancje organiczne są wykorzystywane przez rośliny jako surowce do ich wzrostu i rozmnażania, a dwutlenek węgla jest również uwalniany przez rośliny, kończąc w ten sposób cykl dwutlenku węgla.
Zwierzęta i mikroorganizmy mogą również przekształcać dwutlenek węgla w tlen w procesie oddychania, zwłaszcza niektóre organizmy morskie, takie jak wodorosty itp., mogą przekształcać duże ilości dwutlenku węgla w materię organiczną, zmieniając w ten sposób środowisko morskie.
Ponadto niektóre reakcje chemiczne mogą również przekształcać dwutlenek węgla w inne substancje. Na przykład spalanie węgla może przekształcić dwutlenek węgla w dwutlenek siarki i wodę, a węglan wapnia może przekształcić dwutlenek węgla w węglan wapnia, który można wykorzystać do produkcji materiałów takich jak metale i cement. Ponadto niektóre reakcje chemiczne mogą również przekształcać dwutlenek węgla w węglowodory, takie jak metan, i wykorzystywać je do różnych celów.
Podsumowując, rośliny, zwierzęta, drobnoustroje i niektóre reakcje chemiczne są w stanie zmieniać środowisko poprzez przekształcanie dwutlenku węgla w inne substancje.
3. Czy możemy przekształcić CO2 z powrotem w węgiel?
Teoretycznie jest to również możliwe.
Skąd wziął się węgiel? Jest wytwarzany przez rośliny zakopane w ziemi. Pierwiastek węgla w roślinach czasami pochodzi z absorpcji roślin dwutlenek węgla w powietrzu i przekształcając je w materię organiczną w procesie fotosyntezy. Dlatego przy tej samej liczbie moli atomów węgla energia dwutlenku węgla jest niższa niż węgla. Dlatego w naturze reakcja spalania węgla w celu wytworzenia dwutlenku węgla może przebiegać samoistnie, gdy początkowa energia (taka jak zapłon) zostanie zaspokojona, ale proces przekształcania dwutlenku węgla w materię organiczną nie może przebiegać samorzutnie i musi przejść przez fotosyntezę, a energia pochodzi ze słońca.
Jeśli mówimy o sztucznej rafinacji, możemy symulować proces fotosyntezy i powstawania węgla. Nie ma jednak żadnych korzyści ekonomicznych.
4. Czy CO2 można przekształcić w gaz ziemny?
Tak, metoda chemiczna zużywa dużo energii, więc zysk jest wart straty.
Sadzenie drzew w celu przekształcania natury zajmuje dużo czasu i wymaga długoterminowych wysiłków wszystkich osób oraz stanowczej, spójnej, praktycznej i skutecznej polityki Z-F mającej na celu zwiększenie roślinności ziemi, a nie jej zmniejszenie. Gdy roślinność zużyje dwutlenek węgla, poprzez ruch skorupy ziemskiej, zamienia się on w ropę itp., jak za czasów starożytnych.
Istnieje również taki rodzaj zboża, który pochłania dwutlenek węgla, a ze zboża i słomy bezpośrednio wytwarza alkohol i biogaz, co również jest przemianą
5. Co się stanie, gdy dwutlenek węgla i wodór zmieszają się?
Dwutlenek węgla i wodór mogą reagować, tworząc różne produkty w różnych warunkach reakcji:
1. Dwutlenek węgla i wodór reagują w wysokiej temperaturze, tworząc tlenek węgla i wodę;
2. Dwutlenek węgla i wodór reagują w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, tworząc metan i wodę. Metan jest najprostszą substancją organiczną i głównym składnikiem gazu ziemnego, biogazu, gazu kopalnianego itp., powszechnie znanym jako gaz;
3. Dwutlenek węgla i wodór reagują w wysokiej temperaturze i po dodaniu katalizatora, związku rutenu, fosfiny i chromu, powstaje metanol, który jest najprostszym nasyconym alkoholem jednowodorotlenowym i jest bezbarwną i lotną cieczą o zapachu alkoholu. Służy do produkcji formaldehydu i pestycydów itp. oraz jest stosowany jako ekstrahent materii organicznej i środek skażający alkohol.
6. Przetwarzanie dwutlenku węgla na paliwa ciekłe
Chemikom z Uniwersytetu Illinois udało się wytworzyć paliwo z wody, dwutlenku węgla i światła widzialnego w drodze sztucznej fotosyntezy. Przekształcając dwutlenek węgla w bardziej złożone cząsteczki, takie jak propan, technologia zielonej energii z powodzeniem posunęła się do przodu, umożliwiając wykorzystanie nadmiaru dwutlenku węgla i magazynowanie energii słonecznej w postaci wiązań chemicznych do wykorzystania w okresach niskiego nasłonecznienia i szczytowego zapotrzebowania na energię.
Rośliny wykorzystują światło słoneczne do napędzania reakcji wody i dwutlenku węgla w celu wytworzenia wysokoenergetycznej glukozy, która magazynuje energię słoneczną. W nowym badaniu naukowcy opracowali sztuczną reakcję, wykorzystując bogate w elektrony nanocząsteczki złota jako katalizator do przekształcania dwutlenku węgla i wody w paliwo przy użyciu widzialnego zielonego światła wykorzystywanego przez rośliny w naturalnej fotosyntezie. Nowe odkrycia opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
„Naszym celem jest produkcja złożonych, upłynniających się węglowodorów z nadmiaru dwutlenku węgla i odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna” – powiedział Prashant Jain, profesor chemii i współautor badania. "Paliwa ciekłe są idealne, ponieważ są kompatybilne z paliwami gazowymi. Są łatwiejsze, bezpieczniejsze i bardziej ekonomiczne w transporcie, a do tego zbudowane są z cząsteczek o długich łańcuchach z większą liczbą wiązań, co oznacza, że są bardziej gęste energetycznie."
W laboratorium Jaina Sungju Yu, doktorant i pierwszy autor badania, użył katalizatora metalowego do absorpcji zielonego światła i transportu elektronów i protonów potrzebnych do reakcji chemicznej dwutlenku węgla i wody, działając jako chlorofil w naturalnej fotosyntezie.
Nanocząsteczki złota sprawdzają się szczególnie dobrze jako katalizatory, ponieważ ich powierzchnie łatwo reagują z cząsteczkami dwutlenku węgla, skutecznie pochłaniając energię świetlną, nie rozkładając się jak inne metale podatne na rdzę, powiedział Jain.
Istnieje wiele sposobów uwolnienia energii zmagazynowanej w wiązaniach chemicznych paliw węglowodorowych. Jednak prosty i tradycyjny sposób spalania powodowałby wytwarzanie większej ilości dwutlenku węgla, co jest sprzeczne z ideą wychwytywania i magazynowania energii słonecznej, powiedział Jain.
„Istnieją inne, nietradycyjne zastosowania węglowodorów wytwarzanych w ten sposób” – powiedział. "Mogą generować prąd i napięcie do zasilania ogniw paliwowych. Wiele laboratoriów na całym świecie pracuje nad zwiększeniem ich wydajności." przekształca energię chemiczną zawartą w węglowodorach w energię elektryczną.”
