Ali je mogoče ogljikov dioksid pretvoriti v gorivo?
1. Kako pretvoriti CO2 v gorivo?
Prvič, uporaba sončne energije za pretvorbo ogljikov dioksid in vodo v gorivo. Raziskovalci uporabljajo sončno energijo za cepitev ogljikovega dioksida in vode za proizvodnjo plinov, kot so vodik, ogljikov monoksid ali metan, ki jih nato predelajo v kemikalije, ki se lahko uporabljajo kot gorivo. Na ta način je znanstvenikom uspelo ogljikov dioksid pretvoriti v ogljikov monoksid, ki je potreben za Zviackovo reakcijo (Zviack).
Drugič, mikrobi se uporabljajo za pretvorbo ogljikovega dioksida v organsko snov. Uporaba mikroorganizmov (vključno z algami in bakterijami itd.) za izvajanje fotosinteze, pretvorbo svetlobne energije neposredno v kemično energijo in pretvorbo ogljikovega dioksida v organsko snov, kot je sladkor, za proizvodnjo goriva iz biomase. Raziskovalci na primer uporabljajo alge za pretvorbo sončne energije in ogljikovega dioksida v nafto in drugo biomaso za izdelavo stvari, kot sta biodizel in biobencin.
Končno se uporabi kemična reakcija za pretvorbo ogljikovega dioksida v gorivo. Raziskovalci na primer uporabljajo termokemične ali elektrokemične reakcije za pretvorbo ogljikovega dioksida v amoniak ali druge organske snovi, ki jih je nato mogoče predelati v kemikalije, ki se lahko uporabljajo kot gorivo. Na primer, elektrokemična redukcija se uporablja za pretvorbo ogljikovega dioksida v formalne kisline ali organske snovi, kot je mravljinčna kislina, ki se nato sintetizirajo v goriva itd.
2. Ali se CO2 lahko pretvori v druge stvari?
Snovi, ki se lahko medsebojno pretvarjajo z ogljikov dioksid vključujejo rastline, živali, mikroorganizme in nekatere kemične reakcije.
Rastline so najpomembnejši pretvorniki ogljikovega dioksida. S fotosintezo pretvarjajo ogljikov dioksid v organsko snov in tako zagotavljajo energijo, ki jo potrebujejo organizmi. Fotosinteza je proces, pri katerem rastline absorbirajo vodo in ogljikov dioksid iz sončne energije, nato pa ogljikove atome v njih uporabijo za izdelavo sladkorjev in drugih organskih snovi, pri tem pa sproščajo kisik. Te organske snovi uporabljajo rastline kot surovine za svojo rast in razmnoževanje, rastline pa sproščajo tudi ogljikov dioksid in tako zaključijo krog ogljikovega dioksida.
Tudi živali in mikroorganizmi lahko s procesom dihanja pretvorijo ogljikov dioksid v kisik, zlasti nekateri morski organizmi, kot so morske alge itd., lahko pretvorijo veliko količino ogljikovega dioksida v organsko snov in s tem spremenijo morsko okolje.
Poleg tega lahko nekatere kemične reakcije pretvorijo ogljikov dioksid v druge snovi. Na primer, sežiganje premoga lahko pretvori ogljikov dioksid v žveplov dioksid in vodo, kalcijev karbonat pa lahko pretvori ogljikov dioksid v kalcijev karbonat, ki se lahko uporablja za izdelavo materialov, kot so kovine in cement. Poleg tega lahko nekatere kemične reakcije pretvorijo ogljikov dioksid tudi v ogljikovodike, kot je metan, in jih uporabijo za različne namene.
Če povzamemo, rastline, živali, mikrobi in nekatere kemične reakcije lahko spremenijo okolje s pretvorbo ogljikovega dioksida v druge snovi.
3. Ali lahko pretvorimo CO2 nazaj v premog?
V teoriji je tudi možno.
Od kod premog? Proizvajajo ga rastline, zakopane v zemljo. Ogljikov element v rastlinah včasih izvira iz rastlin, ki absorbirajo ogljikov dioksid v zraku in jih s fotosintezo spremeni v organsko snov. Zato je za enako število molov ogljikovih atomov energija ogljikovega dioksida nižja od energije premoga. Zato lahko v naravi reakcija gorenja premoga za ustvarjanje ogljikovega dioksida poteka spontano, ko je začetna energija (kot je vžig) zadovoljena, vendar proces pretvarjanja ogljikovega dioksida v organsko snov ne more potekati spontano in mora potekati skozi fotosintezo, energija pa prihaja iz sonca.
Če govorimo o umetni rafinaciji, lahko simuliramo fotosintezo in proces nastajanja premoga. Vendar ekonomske koristi sploh ni.
4. Ali je mogoče CO2 pretvoriti v zemeljski plin?
Da, kemična metoda porabi veliko energije, zato je dobiček vreden izgube.
Sajenje dreves, uporaba narave za preoblikovanje, traja dolgo časa in zahteva dolgotrajna prizadevanja vseh ter trdno, dosledno, praktično in učinkovito politiko Z-F za povečanje vegetacije zemlje, ne za njeno zmanjšanje. Ko vegetacija porabi ogljikov dioksid, se ta skozi gibanje zemeljske skorje spremeni v nafto itd., kot v starih časih.
Obstaja tudi vrsta žita, ki absorbira ogljikov dioksid in neposredno proizvaja alkohol in bioplin iz žita in slame, kar je prav tako transformacija
5. Kaj se zgodi, ko se ogljikov dioksid in vodik zmešata?
Ogljikov dioksid in vodik lahko reagira v različne produkte pod različnimi reakcijskimi pogoji:
1. Ogljikov dioksid in vodik reagirata pri visoki temperaturi in tvorita ogljikov monoksid in vodo;
2. Ogljikov dioksid in vodik reagirata pri visoki temperaturi in visokem tlaku ter tvorita metan in vodo. Metan je najpreprostejša organska snov in glavna sestavina zemeljskega plina, bioplina, jamskega plina itd., splošno znanega kot plin;
3. Ogljikov dioksid in vodik reagirata pri visoki temperaturi in dodajata katalizatorsko spojino rutenij-fosfin-krom, da nastane metanol, ki je najpreprostejši nasičen enohidrični alkohol in je brezbarvna in hlapna tekočina z vonjem po alkoholu. Uporablja se za proizvodnjo formaldehida in pesticidov itd. ter se uporablja kot ekstrakcijo za organske snovi in denaturant za alkohol.
6. Pretvarjanje ogljikovega dioksida v tekoča goriva
Kemikom z Univerze v Illinoisu je z umetno fotosintezo uspelo ustvariti gorivo iz vode, ogljikovega dioksida in vidne svetlobe. S pretvorbo ogljikovega dioksida v bolj zapletene molekule, kot je propan, je tehnologija zelene energije uspešno napredovala pri izkoriščanju odvečnega ogljikovega dioksida in shranjevanju sončne energije v obliki kemičnih vezi za uporabo v obdobjih nizke sončne svetlobe in konice povpraševanja po energiji.
Rastline uporabljajo sončno svetlobo za spodbujanje reakcije vode in ogljikovega dioksida za proizvodnjo visokoenergijske glukoze za shranjevanje sončne energije. V novi študiji so raziskovalci razvili umetno reakcijo z uporabo nanodelcev zlata, bogatih z elektroni, kot katalizatorja za pretvorbo ogljikovega dioksida in vode v gorivo z uporabo vidne zelene svetlobe, ki jo rastline uporabljajo v naravni fotosintezi. Te nove ugotovitve so bile objavljene v reviji Nature Communications.
"Naš cilj je proizvesti kompleksne, utekočinjene ogljikovodike iz presežka ogljikovega dioksida in trajnostnih virov energije, kot je sončna energija," je dejal Prashant Jain, profesor kemije in soavtor študije. "Tekoča goriva so idealna, ker so združljiva s plinastimi gorivi. So enostavnejša, varnejša in bolj ekonomična za transport in so narejena iz molekul z dolgo verigo z več vezmi, kar pomeni, da so energijsko bolj gosta."
V Jainovem laboratoriju je Sungju Yu, podoktorski raziskovalec in prvi avtor študije, uporabil kovinski katalizator za absorbiranje zelene svetlobe in transport elektronov in protonov, potrebnih za kemično reakcijo ogljikovega dioksida in vode, ki deluje kot klorofil v naravni fotosintezi.
Nanodelci zlata še posebej dobro delujejo kot katalizatorji, ker njihove površine zlahka reagirajo z molekulami ogljikovega dioksida in učinkovito absorbirajo svetlobno energijo, ne da bi se porušile kot druge kovine, ki so nagnjene k rjavenju, je dejal Jain.
Obstaja veliko načinov za sprostitev energije, shranjene v kemičnih vezeh ogljikovodikovih goriv. Vendar bi preprost in tradicionalen način sežiganja na koncu proizvedel več ogljikovega dioksida, kar je v nasprotju z zamislijo o zajemanju in shranjevanju sončne energije, je dejal Jain.
"Obstajajo tudi druge netradicionalne uporabe ogljikovodikov, narejenih na ta način," je dejal. "Proizvajajo lahko tok in napetost za napajanje gorivnih celic. Veliko laboratorijev po vsem svetu se ukvarja s tem, kako jih narediti učinkovitejše." pretvoriti kemično energijo v ogljikovodikih v električno energijo.
