Se poate transforma dioxidul de carbon în combustibil?
1. Cum se transformă CO2 în combustibil?
În primul rând, folosind energia solară pentru a converti dioxid de carbon iar apa în combustibil. Cercetătorii folosesc energia solară pentru a diviza dioxidul de carbon și apa pentru a produce gaze precum hidrogenul, monoxidul de carbon sau metanul, care sunt apoi procesate pentru a le transforma în substanțe chimice care pot fi folosite drept combustibil. În acest fel, oamenii de știință au reușit să transforme dioxidul de carbon în monoxid de carbon, care este necesar pentru reacția Zviack (Zviack).
În al doilea rând, microbii sunt utilizați pentru a transforma dioxidul de carbon în materie organică. Folosirea microorganismelor (inclusiv alge și bacterii etc.) pentru a efectua fotosinteza, a converti energia luminoasă direct în energie chimică și a converti dioxidul de carbon în materie organică, cum ar fi zahărul, pentru a produce combustibil din biomasă. De exemplu, cercetătorii folosesc alge pentru a transforma energia solară și dioxidul de carbon în ulei și alte biomasă pentru a produce lucruri precum biodiesel și biobenzină.
În cele din urmă, o reacție chimică este folosită pentru a transforma dioxidul de carbon în combustibil. De exemplu, cercetătorii folosesc reacții termochimice sau electrochimice pentru a transforma dioxidul de carbon în amoniac sau alte substanțe organice, care pot fi apoi procesate în substanțe chimice care pot fi folosite drept combustibil. De exemplu, reducerea electrochimică este utilizată pentru a transforma dioxidul de carbon în acizi formali sau substanțe organice precum acidul formic, care sunt apoi sintetizate în combustibili etc.
2. Poate fi convertit CO2 în alte lucruri?
Substanțe cu care se pot interconversia dioxid de carbon includ plante, animale, microorganisme și unele reacții chimice.
Plantele sunt cei mai importanți convertori de dioxid de carbon. Ele transformă dioxidul de carbon în materie organică prin fotosinteză, oferind astfel energia necesară organismelor. Fotosinteza este procesul prin care plantele absorb apa și dioxidul de carbon din energia soarelui, apoi folosesc atomii de carbon din ele pentru a produce zaharuri și alte materii organice, în timp ce eliberează oxigen. Aceste materii organice sunt folosite de plante ca materii prime pentru creșterea și reproducerea lor, iar dioxidul de carbon este eliberat și de plante, completând astfel ciclul dioxidului de carbon.
Animalele și microorganismele pot, de asemenea, transforma dioxidul de carbon în oxigen prin procesul de respirație, în special unele organisme marine, cum ar fi algele marine etc., pot transforma o cantitate mare de dioxid de carbon în materie organică, schimbând astfel mediul marin.
În plus, unele reacții chimice pot transforma și dioxidul de carbon în alte substanțe. De exemplu, arderea cărbunelui poate transforma dioxidul de carbon în dioxid de sulf și apă, iar carbonatul de calciu poate transforma dioxidul de carbon în carbonat de calciu, care poate fi folosit pentru a face materiale precum metale și ciment. În plus, unele reacții chimice pot, de asemenea, transforma dioxidul de carbon în hidrocarburi, cum ar fi metanul, și le pot folosi în diverse scopuri.
Pe scurt, plantele, animalele, microbii și unele reacții chimice sunt toate capabile să schimbe mediul prin transformarea dioxidului de carbon în alte substanțe.
3. Putem converti CO2 înapoi în cărbune?
În teorie, este și posibil.
De unde a venit cărbunele? Este produs de plantele îngropate în pământ. Elementul de carbon din plante provine uneori din absorbția plantelor dioxid de carbon în aer și transformându-le în materie organică prin fotosinteză. Prin urmare, pentru același număr de moli de atomi de carbon, energia dioxidului de carbon este mai mică decât cea a cărbunelui. Prin urmare, în natură, reacția de ardere a cărbunelui pentru a genera dioxid de carbon poate avea loc spontan atunci când energia inițială (cum ar fi aprinderea) este satisfăcută, dar procesul de transformare a dioxidului de carbon în materie organică nu poate avea loc spontan și trebuie să treacă prin fotosinteză, iar energia vine de la soare.
Dacă vorbim de rafinare artificială, putem simula fotosinteza și procesul de formare a cărbunelui. Cu toate acestea, nu există niciun beneficiu economic.
4. Se poate transforma CO2 în gaze naturale?
Da, metoda chimică consumă multă energie, așa că câștigul merită pierderea.
Plantarea copacilor, folosind natura pentru a se transforma, necesită mult timp și necesită eforturi pe termen lung ale tuturor, iar politicile ferme, consecvente, practice și eficiente ale Z-F pentru a crește vegetația pământului, nu a o reduce. După ce vegetația consumă dioxid de carbon, prin mișcarea scoarței terestre, acesta se transformă în ulei etc., ca în cele mai vechi timpuri.
Există, de asemenea, un fel de cereale care absoarbe dioxidul de carbon și produce direct alcool și biogaz din cereale și paie, care este, de asemenea, o transformare.
5. Ce se întâmplă când dioxidul de carbon și hidrogenul se amestecă?
dioxid de carbon iar hidrogenul poate reacționa pentru a produce diferiți produse în diferite condiții de reacție:
1. Dioxidul de carbon și hidrogenul reacționează la temperatură ridicată pentru a forma monoxid de carbon și apă;
2. Dioxidul de carbon și hidrogenul reacționează la temperaturi ridicate și presiune înaltă pentru a forma metan și apă. Metanul este cea mai simplă substanță organică și componenta principală a gazelor naturale, biogazului, gazului de groapă etc., cunoscută în mod obișnuit ca gaz;
3. Dioxidul de carbon și hidrogenul reacționează la temperatură ridicată și adaugă un catalizator compus ruteniu-fosfină-crom pentru a produce metanol, care este cel mai simplu alcool monohidroxilic saturat și este un lichid incolor și volatil cu miros de alcool. Este folosit pentru a produce formaldehidă și pesticide, etc. și este folosit ca extractant pentru materie organică și ca denaturant pentru alcool.
6. Transformarea dioxidului de carbon în combustibili lichizi
Chimiștii de la Universitatea din Illinois au reușit să creeze combustibil din apă, dioxid de carbon și lumină vizibilă prin fotosinteză artificială. Prin transformarea dioxidului de carbon în molecule mai complexe, cum ar fi propanul, tehnologia energiei verzi a evoluat cu succes pentru a valorifica excesul de dioxid de carbon și a stoca energia solară sub formă de legături chimice pentru utilizare în perioadele de lumină solară scăzută și cerere de energie de vârf.
Plantele folosesc lumina soarelui pentru a determina reacția apei și a dioxidului de carbon pentru a produce glucoză de mare energie pentru a stoca energia solară. În noul studiu, cercetătorii au dezvoltat o reacție artificială folosind nanoparticule de aur bogate în electroni ca catalizator pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în combustibil folosind lumina verde vizibilă pe care plantele o folosesc în fotosinteza naturală. Aceste noi descoperiri au fost publicate în revista Nature Communications.
„Scopul nostru este să producem hidrocarburi complexe, lichefiabile din excesul de dioxid de carbon și surse de energie durabilă, cum ar fi energia solară”, a spus Prashant Jain, profesor de chimie și coautor al studiului. "Combustibilii lichizi sunt ideali pentru că sunt compatibili cu combustibilii gazoși. Sunt mai ușor, mai siguri și mai economici de transportat și sunt alcătuiți din molecule cu lanț lung, cu mai multe legături, ceea ce înseamnă că sunt mai denși de energie."
În laboratorul lui Jain, Sungju Yu, un cercetător postdoctoral și primul autor al studiului, a folosit un catalizator metalic pentru a absorbi lumina verde și a transporta electronii și protonii necesari pentru reacția chimică a dioxidului de carbon și a apei, acționând ca clorofilă în fotosinteza naturală.
Nanoparticulele de aur funcționează deosebit de bine ca catalizatori, deoarece suprafețele lor reacționează ușor cu moleculele de dioxid de carbon, absorbind eficient energia luminii fără a se descompune ca alte metale predispuse la rugină, a spus Jain.
Există multe modalități de a elibera energia stocată în legăturile chimice ale combustibililor cu hidrocarburi. Cu toate acestea, modul simplu și tradițional de ardere ar ajunge să producă mai mult dioxid de carbon, ceea ce contravine ideii de captare și stocare a energiei solare în primul rând, a spus Jain.
„Există și alte aplicații netradiționale ale hidrocarburilor făcute astfel”, a spus el. "Ei pot genera curent și tensiune pentru a alimenta celulele de combustibil. Există multe laboratoare din întreaga lume care lucrează la cum să le facă mai eficiente." transformă energia chimică din hidrocarburi în energie electrică.”
