Dá sa oxid uhličitý premeniť na palivo?
Po prvé, využitie slnečnej energie na premenu oxid uhličitý a vodu na palivo. Výskumníci využívajú slnečnú energiu na štiepenie oxidu uhličitého a vody na výrobu plynov, ako je vodík, oxid uhoľnatý alebo metán, ktoré sa následne spracovávajú na chemikálie, ktoré možno použiť ako palivo. Týmto spôsobom sa vedcom podarilo premeniť oxid uhličitý na oxid uhoľnatý, ktorý je potrebný pre Zviackovu reakciu (Zviackovu).
Po druhé, mikróby sa používajú na premenu oxidu uhličitého na organickú hmotu. Použitie mikroorganizmov (vrátane rias a baktérií atď.) na uskutočnenie fotosyntézy, premena svetelnej energie priamo na chemickú energiu a premena oxidu uhličitého na organickú hmotu, ako je cukor, na výrobu paliva z biomasy. Napríklad výskumníci používajú riasy na premenu slnečnej energie a oxidu uhličitého na ropu a inú biomasu na výrobu vecí ako bionafta a biobenzín.
Nakoniec sa použije chemická reakcia na premenu oxidu uhličitého na palivo. Napríklad výskumníci používajú termochemické alebo elektrochemické reakcie na premenu oxidu uhličitého na amoniak alebo iné organické látky, ktoré sa potom môžu spracovať na chemikálie, ktoré možno použiť ako palivo. Napríklad elektrochemická redukcia sa používa na premenu oxidu uhličitého na formálne kyseliny alebo organické látky, ako je kyselina mravčia, ktoré sa potom ďalej syntetizujú na palivá atď.
2. Dá sa CO2 premeniť na iné veci?
Látky, ktoré sa môžu vzájomne premieňať s oxid uhličitý zahŕňajú rastliny, zvieratá, mikroorganizmy a niektoré chemické reakcie.
Rastliny sú najdôležitejšími konvertormi oxidu uhličitého. Prostredníctvom fotosyntézy premieňajú oxid uhličitý na organickú hmotu, čím poskytujú organizmom potrebnú energiu. Fotosyntéza je proces, pri ktorom rastliny absorbujú vodu a oxid uhličitý zo slnečnej energie, potom využívajú atómy uhlíka v nich na výrobu cukrov a iných organických látok, pričom uvoľňujú kyslík. Tieto organické látky sú využívané rastlinami ako surovina pre svoj rast a rozmnožovanie a tiež sa z nich uvoľňuje oxid uhličitý, čím sa dokončuje kolobeh oxidu uhličitého.
Živočíchy a mikroorganizmy dokážu premieňať oxid uhličitý na kyslík aj prostredníctvom dýchacieho procesu, najmä niektoré morské organizmy, ako sú morské riasy a pod., dokážu premeniť veľké množstvo oxidu uhličitého na organickú hmotu, čím menia morské prostredie.
Okrem toho môžu niektoré chemické reakcie premieňať oxid uhličitý na iné látky. Napríklad spaľovanie uhlia môže premeniť oxid uhličitý na oxid siričitý a vodu a uhličitan vápenatý môže premeniť oxid uhličitý na uhličitan vápenatý, ktorý možno použiť na výrobu materiálov, ako sú kovy a cement. Okrem toho niektoré chemické reakcie môžu oxid uhličitý premeniť aj na uhľovodíky, napríklad metán, a použiť ich na rôzne účely.
Stručne povedané, rastliny, zvieratá, mikróby a niektoré chemické reakcie sú schopné meniť životné prostredie premenou oxidu uhličitého na iné látky.
3. Dokážeme premeniť CO2 späť na uhlie?
Teoreticky je to tiež možné.
Odkiaľ sa vzalo uhlie? Produkujú ho rastliny zakopané v zemi. Uhlíkový prvok v rastlinách niekedy pochádza z absorpcie rastlín oxid uhličitý vo vzduchu a prostredníctvom fotosyntézy ich premieňa na organickú hmotu. Preto pri rovnakom počte mólov atómov uhlíka je energia oxidu uhličitého nižšia ako energia uhlia. Preto v prírode môže reakcia spaľovania uhlia za vzniku oxidu uhličitého prebiehať spontánne, keď je splnená počiatočná energia (napríklad zapálenie), ale proces premeny oxidu uhličitého na organickú hmotu nemôže prebiehať spontánne a musí prejsť fotosyntézou a energia pochádza zo slnka.
Ak hovoríme o umelej rafinácii, môžeme simulovať fotosyntézu a proces tvorby uhlia. Nemá to však vôbec žiadny ekonomický prínos.
4. Dá sa CO2 premeniť na zemný plyn?
Áno, chemická metóda spotrebuje veľa energie, takže zisk stojí za stratu.
Výsadba stromov, využívanie prírody na transformáciu, trvá dlho a vyžaduje si dlhodobé úsilie všetkých a pevné, konzistentné, praktické a efektívne politiky Z-F na zvýšenie vegetácie na Zemi, nie na jej zníženie. Keď vegetácia spotrebováva oxid uhličitý, pohybom zemskej kôry sa mení na ropu atď. ako v staroveku.
Existuje tiež druh obilia, ktorý absorbuje oxid uhličitý a priamo vyrába alkohol a bioplyn z obilia a slamy, čo je tiež transformácia
5. Čo sa stane, keď sa zmieša oxid uhličitý a vodík?
Oxid uhličitý a vodík môže reagovať za vzniku rôznych produktov za rôznych reakčných podmienok:
1. Oxid uhličitý a vodík reagujú pri vysokej teplote za vzniku oxidu uhoľnatého a vody;
2. Oxid uhličitý a vodík reagujú pri vysokej teplote a vysokom tlaku za vzniku metánu a vody. Metán je najjednoduchšia organická látka a hlavná zložka zemného plynu, bioplynu, pitného plynu atď., bežne známeho ako plyn;
3. Oxid uhličitý a vodík reagujú pri vysokej teplote a pridávajú sa ako katalyzátor zlúčenina ruténium-fosfín-chróm za vzniku metanolu, čo je najjednoduchší nasýtený jednosýtny alkohol a je to bezfarebná a prchavá kvapalina s alkoholovým zápachom. Používa sa na výrobu formaldehydu a pesticídov atď. a používa sa ako extrakčné činidlo pre organické látky a denaturačné činidlo pre alkohol.
6. Premena oxidu uhličitého na kvapalné palivá
Chemici na University of Illinois uspeli vo výrobe paliva z vody, oxidu uhličitého a viditeľného svetla prostredníctvom umelej fotosyntézy. Premenou oxidu uhličitého na zložitejšie molekuly, ako je propán, sa technológia zelenej energie úspešne posunula vpred, aby využila prebytočný oxid uhličitý a uložila slnečnú energiu vo forme chemických väzieb na použitie počas období nízkeho slnečného žiarenia a špičky dopytu po energii.
Rastliny využívajú slnečné svetlo na poháňanie reakcie vody a oxidu uhličitého na výrobu vysokoenergetickej glukózy na ukladanie slnečnej energie. V novej štúdii vedci vyvinuli umelú reakciu využívajúcu nanočastice zlata bohaté na elektróny ako katalyzátor na premenu oxidu uhličitého a vody na palivo pomocou viditeľného zeleného svetla, ktoré rastliny využívajú pri prirodzenej fotosyntéze. Tieto nové zistenia boli publikované v časopise Nature Communications.
„Naším cieľom je vyrábať zložité, skvapalnené uhľovodíky z prebytočného oxidu uhličitého a udržateľných zdrojov energie, ako je solárna energia,“ povedal Prashant Jain, profesor chémie a spoluautor štúdie. "Kvapalné palivá sú ideálne, pretože sú kompatibilné s plynnými palivami. Ich preprava je jednoduchšia, bezpečnejšia a ekonomickejšia a sú vyrobené z molekúl s dlhým reťazcom s viacerými väzbami, čo znamená, že sú energeticky hustejšie."
V Jainovom laboratóriu Sungju Yu, postdoktorandský výskumník a prvý autor štúdie, použil kovový katalyzátor na absorbovanie zeleného svetla a transport elektrónov a protónov potrebných na chemickú reakciu oxidu uhličitého a vody, ktoré pôsobia ako chlorofyl pri prirodzenej fotosyntéze.
Nanočastice zlata fungujú obzvlášť dobre ako katalyzátory, pretože ich povrchy ľahko reagujú s molekulami oxidu uhličitého a účinne absorbujú svetelnú energiu bez toho, aby sa rozpadli ako iné kovy náchylné na hrdzu, povedal Jain.
Existuje mnoho spôsobov, ako uvoľniť energiu uloženú v chemických väzbách uhľovodíkových palív. Jednoduchý a tradičný spôsob spaľovania by však skončil produkovaním väčšieho množstva oxidu uhličitého, čo je v prvom rade v rozpore s myšlienkou zachytávať a skladovať slnečnú energiu, povedal Jain.
"Existujú aj iné netradičné aplikácie uhľovodíkov vyrobených týmto spôsobom," povedal. "Dokážu generovať prúd a napätie na pohon palivových článkov. Na celom svete existuje veľa laboratórií, ktoré pracujú na tom, ako ich zefektívniť." premieňať chemickú energiu v uhľovodíkoch na elektrickú energiu."
