Можно ли превратить углекислый газ в топливо?
1. Как преобразовать CO2 в топливо?
Во-первых, использование солнечной энергии для преобразования углекислый газ и воду в топливо. Исследователи используют солнечную энергию для расщепления углекислого газа и воды с образованием таких газов, как водород, окись углерода или метан, которые затем перерабатываются для преобразования в химические вещества, которые можно использовать в качестве топлива. Таким способом ученым удалось преобразовать углекислый газ в окись углерода, необходимую для реакции Звиака (Zviack).
Во-вторых, микробы используются для преобразования углекислого газа в органическое вещество. Использование микроорганизмов (включая водоросли, бактерии и т. д.) для фотосинтеза, преобразования световой энергии непосредственно в химическую энергию и преобразования углекислого газа в органические вещества, такие как сахар, для производства топлива из биомассы. Например, исследователи используют водоросли для преобразования солнечной энергии и углекислого газа в нефть и другую биомассу для производства биодизеля и биобензина.
Наконец, химическая реакция используется для преобразования углекислого газа в топливо. Например, исследователи используют термохимические или электрохимические реакции для преобразования углекислого газа в аммиак или другие органические вещества, которые затем можно перерабатывать в химические вещества, которые можно использовать в качестве топлива. Например, электрохимическое восстановление используется для преобразования углекислого газа в формальдегидные кислоты или органические вещества, такие как муравьиная кислота, которые затем в дальнейшем синтезируются в топливо и т. д.
2. Можно ли преобразовать CO2 в другие вещества?
Вещества, которые могут взаимопревращаться с углекислый газ включают растения, животных, микроорганизмы и некоторые химические реакции.
Растения являются важнейшими преобразователями углекислого газа. Они преобразуют углекислый газ в органическое вещество посредством фотосинтеза, обеспечивая тем самым энергию, необходимую организмам. Фотосинтез — это процесс, при котором растения поглощают воду и углекислый газ из солнечной энергии, а затем используют содержащиеся в них атомы углерода для производства сахаров и других органических веществ, выделяя при этом кислород. Эти органические вещества используются растениями в качестве сырья для их роста и размножения, а также углекислый газ выделяется растениями, завершая таким образом круговорот углекислого газа.
Животные и микроорганизмы также могут превращать углекислый газ в кислород в процессе дыхания, особенно некоторые морские организмы, такие как морские водоросли и т. д., они могут превращать большое количество углекислого газа в органические вещества, тем самым изменяя морскую среду.
Кроме того, некоторые химические реакции могут также превращать углекислый газ в другие вещества. Например, сжигание угля может превращать углекислый газ в диоксид серы и воду, а карбонат кальция может превращать углекислый газ в карбонат кальция, который можно использовать для изготовления таких материалов, как металлы и цемент. Кроме того, некоторые химические реакции позволяют также превращать углекислый газ в углеводороды, например метан, и использовать их для различных целей.
Таким образом, растения, животные, микробы и некоторые химические реакции способны изменять окружающую среду путем преобразования углекислого газа в другие вещества.
3. Можем ли мы конвертировать CO2 обратно в уголь?
Теоретически это тоже возможно.
Откуда взялся уголь? Его производят растения, закопанные в землю. Элемент углерода в растениях иногда поступает из растений, поглощающих углекислый газ в воздухе и превращая их в органические вещества посредством фотосинтеза. Следовательно, при одинаковом числе молей атомов углерода энергия углекислого газа ниже, чем у угля. Поэтому в природе реакция горения угля с образованием углекислого газа может протекать самопроизвольно, когда исходная энергия (например, воспламенение) удовлетворена, но процесс превращения углекислого газа в органическое вещество не может протекать самопроизвольно, а должен проходить через фотосинтез, а энергия поступает от Солнца.
Если говорить об искусственной переработке, то можно моделировать фотосинтез и процесс образования угля. Однако никакой экономической выгоды здесь нет вообще.
4. Можно ли преобразовать CO2 в природный газ?
Да, химический метод потребляет много энергии, поэтому выигрыш стоит потерь.
Посадка деревьев, использование природы для преобразования, занимает много времени и требует долгосрочных усилий каждого, а также твердой, последовательной, практичной и эффективной политики ZF, направленной на увеличение растительности Земли, а не на ее уменьшение. После того, как растительность потребляет углекислый газ, посредством движения земной коры он превращается в нефть и т. д., как в древности.
Существует также вид зерна, который поглощает углекислый газ и непосредственно производит спирт и биогаз из зерна и соломы, что также является преобразованием.
5. Что происходит при смешивании углекислого газа и водорода?
Углекислый газ и водород может реагировать с образованием разных продуктов в разных условиях реакции:
1. Углекислый газ и водород реагируют при высокой температуре с образованием оксида углерода и воды;
2. Углекислый газ и водород реагируют при высокой температуре и высоком давлении с образованием метана и воды. Метан — простейшее органическое вещество и основной компонент природного газа, биогаза, карьерного газа и т. д., широко известного как газ;
3. Двуокись углерода и водород реагируют при высокой температуре и добавляют к катализатору соединение рутения-фосфина-хрома с образованием метанола, который представляет собой простейший насыщенный одноатомный спирт и представляет собой бесцветную и летучую жидкость с запахом спирта. Он используется для производства формальдегида, пестицидов и т. д., а также в качестве экстрагента органических веществ и денатуранта спирта.
6. Преобразование углекислого газа в жидкое топливо
Химикам из Университета Иллинойса удалось создать топливо из воды, углекислого газа и видимого света посредством искусственного фотосинтеза. Преобразуя углекислый газ в более сложные молекулы, такие как пропан, технологии зеленой энергетики успешно продвинулись вперед, используя избыток углекислого газа и сохраняя солнечную энергию в форме химических связей для использования в периоды низкой солнечной активности и пикового спроса на энергию.
Растения используют солнечный свет для запуска реакции воды и углекислого газа с образованием высокоэнергетической глюкозы для хранения солнечной энергии. В новом исследовании исследователи разработали искусственную реакцию, используя богатые электронами наночастицы золота в качестве катализатора для преобразования углекислого газа и воды в топливо с использованием видимого зеленого света, который растения используют в естественном фотосинтезе. Эти новые результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
«Наша цель — производить сложные, сжижаемые углеводороды из избытка углекислого газа и устойчивых источников энергии, таких как солнечная энергия», — сказал Прашант Джайн, профессор химии и соавтор исследования. "Жидкое топливо идеально, потому что оно совместимо с газообразным топливом. Его легче, безопаснее и экономичнее транспортировать, и оно состоит из молекул с длинной цепью и большим количеством связей, что означает, что оно более энергоемкое".
В лаборатории Джайна Сунджу Ю, постдокторант и первый автор исследования, использовал металлический катализатор для поглощения зеленого света и транспортировки электронов и протонов, необходимых для химической реакции углекислого газа и воды, действующей как хлорофилл в естественном фотосинтезе.
Наночастицы золота особенно хорошо работают в качестве катализаторов, поскольку их поверхности легко реагируют с молекулами углекислого газа, эффективно поглощая световую энергию, не разрушаясь, как другие металлы, склонные к ржавчине, сказал Джейн.
Существует множество способов высвободить энергию, запасенную в химических связях углеводородного топлива. Однако простой и традиционный способ его сжигания в конечном итоге приведет к образованию большего количества углекислого газа, что в первую очередь противоречит идее улавливания и хранения солнечной энергии, сказал Джайн.
«Существуют и другие нетрадиционные способы применения углеводородов таким способом», — сказал он. "Они могут генерировать ток и напряжение для питания топливных элементов. Многие лаборатории по всему миру работают над тем, как сделать их более эффективными". преобразовывать химическую энергию углеводородов в электрическую энергию».
