Karbondioksit yakıta dönüştürülebilir mi?
1. CO2 yakıta nasıl dönüştürülür?
İlk olarak, dönüştürmek için güneş enerjisini kullanmak karbondioksit ve yakıta su. Araştırmacılar, karbondioksit ve suyu ayrıştırıp hidrojen, karbon monoksit veya metan gibi gazlar üretmek için güneş enerjisini kullanıyor ve bu gazlar daha sonra bunları yakıt olarak kullanılabilecek kimyasallara dönüştürmek üzere işleniyor. Bu sayede bilim insanları karbondioksiti Zviack reaksiyonu (Zviack) için gerekli olan karbon monoksite dönüştürmeyi başardılar.
İkincisi, mikroplar karbondioksiti organik maddeye dönüştürmek için kullanılıyor. Fotosentez gerçekleştirmek için mikroorganizmaların (algler ve bakteriler dahil) kullanılması, ışık enerjisinin doğrudan kimyasal enerjiye dönüştürülmesi ve biyokütle yakıtı üretmek için karbondioksitin şeker gibi organik maddelere dönüştürülmesi. Örneğin araştırmacılar, biyodizel ve biyobenzin gibi şeyler yapmak için güneş enerjisini ve karbondioksiti yağa ve diğer biyokütleye dönüştürmek için algleri kullanıyor.
Son olarak karbondioksiti yakıta dönüştürmek için kimyasal bir reaksiyon kullanılır. Örneğin araştırmacılar, karbondioksiti amonyak veya diğer organik maddelere dönüştürmek için termokimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlar kullanıyor ve bunlar daha sonra yakıt olarak kullanılabilecek kimyasallara dönüştürülebiliyor. Örneğin, elektrokimyasal indirgeme, karbon dioksiti formal asitlere veya formik asit gibi organik maddelere dönüştürmek için kullanılır; bunlar daha sonra yakıt vb. şeklinde sentezlenir.
2. CO2 başka şeylere dönüştürülebilir mi?
Birbirine dönüşebilen maddeler karbondioksit bitkileri, hayvanları, mikroorganizmaları ve bazı kimyasal reaksiyonları içerir.
Bitkiler karbondioksitin en önemli dönüştürücüleridir. Karbondioksiti fotosentez yoluyla organik maddeye dönüştürerek organizmaların ihtiyaç duyduğu enerjiyi sağlarlar. Fotosentez, bitkilerin güneş enerjisinden su ve karbondioksiti emdiği, daha sonra oksijeni serbest bırakırken içlerindeki karbon atomlarını şeker ve diğer organik maddeleri yapmak için kullandığı süreçtir. Bu organik maddeler bitkiler tarafından büyümeleri ve üremeleri için hammadde olarak kullanılır ve bitkiler tarafından karbondioksit de salınarak karbondioksitin döngüsü tamamlanır.
Hayvanlar ve mikroorganizmalar ayrıca solunum süreci yoluyla karbondioksiti oksijene dönüştürebilir, özellikle deniz yosunu vb. gibi bazı deniz organizmaları, büyük miktarda karbondioksiti organik maddeye dönüştürerek deniz ortamını değiştirebilirler.
Ayrıca bazı kimyasal reaksiyonlar karbondioksiti başka maddelere de dönüştürebilir. Örneğin kömürün yakılması, karbondioksiti kükürt dioksit ve suya dönüştürebilir ve kalsiyum karbonat, karbondioksiti, metal ve çimento gibi malzemelerin yapımında kullanılabilen kalsiyum karbonata dönüştürebilir. Ayrıca bazı kimyasal reaksiyonlar karbondioksiti metan gibi hidrokarbonlara dönüştürebilir ve bunları çeşitli amaçlar için kullanabilir.
Özetle bitkiler, hayvanlar, mikroplar ve bazı kimyasal reaksiyonlar, karbondioksiti başka maddelere dönüştürerek çevreyi değiştirme yeteneğine sahiptir.
3. CO2'yi tekrar kömüre dönüştürebilir miyiz?
Teorik olarak da mümkündür.
Kömür nereden geldi? Toprağa gömülü bitkiler tarafından üretilir. Bitkilerdeki karbon elementi bazen bitkilerin emdiği maddelerden gelir. karbondioksit havada fotosentez yoluyla organik maddeye dönüştürülür. Bu nedenle aynı mol karbon atomu için karbondioksitin enerjisi kömürünkinden daha düşüktür. Bu nedenle doğada kömürün yakılarak karbondioksit üretme reaksiyonu, başlangıç enerjisi (ateşleme gibi) karşılandığında kendiliğinden ilerleyebilir, ancak karbondioksitin organik maddeye dönüşmesi süreci kendiliğinden ilerleyemez ve fotosentezden geçmesi gerekir ve enerji güneşten gelir.
Yapay rafinasyondan bahsedersek fotosentez ve kömür oluşum sürecini simüle edebiliriz. Ancak ekonomik olarak hiçbir faydası yoktur.
4. CO2 doğalgaza dönüştürülebilir mi?
Evet, kimyasal yöntem çok fazla enerji tüketir, dolayısıyla kazanç, kayba değer.
Ağaç dikmek, doğayı dönüştürmek için kullanmak uzun zaman alır ve herkesin uzun vadeli çabasını gerektirir; Z-F'nin sağlam, tutarlı, pratik ve etkili politikalarıyla yeryüzünün bitki örtüsünü azaltmak değil, çoğaltmak mümkündür. Bitki örtüsü karbondioksiti tükettikten sonra yer kabuğunun hareketiyle eski çağlarda olduğu gibi petrole vb. dönüşür.
Ayrıca karbondioksiti emen, tahıl ve samandan doğrudan alkol ve biyogaz üreten bir tür tahıl da var ki bu da bir dönüşümdür.
5. Karbondioksit ve hidrojen karışırsa ne olur?
Karbondioksit ve hidrojen, farklı reaksiyon koşulları altında farklı ürünler üretmek üzere reaksiyona girebilir:
1. Karbon dioksit ve hidrojen, yüksek sıcaklıkta reaksiyona girerek karbon monoksit ve su oluşturur;
2. Karbondioksit ve hidrojen, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında reaksiyona girerek metan ve su oluşturur. Metan en basit organik maddedir ve yaygın olarak gaz olarak bilinen doğal gaz, biyogaz, ocak gazı vb.'nin ana bileşenidir;
3. Karbondioksit ve hidrojen yüksek sıcaklıkta reaksiyona girer ve katalizör rutenyum-fosfin-krom bileşiğini ekleyerek en basit doymuş monohidrik alkol olan ve alkol kokulu, renksiz ve uçucu bir sıvı olan metanol üretir. Formaldehit ve Pestisitler vb. üretmek için kullanılır ve organik madde için özütleyici ve alkol için denatüre edici olarak kullanılır.
6. Karbondioksitin sıvı yakıtlara dönüştürülmesi
Illinois Üniversitesi'ndeki kimyacılar yapay fotosentez yoluyla su, karbondioksit ve görünür ışıktan yakıt üretmeyi başardılar. Yeşil enerji teknolojisi, karbon dioksiti propan gibi daha karmaşık moleküllere dönüştürerek, fazla karbondioksiti kontrol altına almak ve güneş ışığının düşük olduğu ve enerji talebinin en yüksek olduğu dönemlerde kullanılmak üzere güneş enerjisini kimyasal bağlar biçiminde depolamak konusunda başarılı bir ilerleme kaydetti.
Bitkiler, güneş enerjisini depolamak için yüksek enerjili glikoz üretmek üzere su ve karbondioksitin reaksiyonunu yönlendirmek için güneş ışığını kullanır. Yeni çalışmada araştırmacılar, bitkilerin doğal fotosentezde kullandığı görünür yeşil ışığı kullanarak karbondioksit ve suyu yakıta dönüştürmek için katalizör olarak elektron açısından zengin altın nanopartiküllerini kullanan yapay bir reaksiyon geliştirdiler. Bu yeni bulgular Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Kimya profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Prashant Jain, "Amacımız fazla karbondioksitten ve güneş enerjisi gibi sürdürülebilir enerji kaynaklarından karmaşık, sıvılaştırılabilir hidrokarbonlar üretmek" dedi. "Sıvı yakıtlar idealdir çünkü gaz yakıtlarla uyumludurlar. Taşıması daha kolay, daha güvenli ve daha ekonomiktir ve daha fazla bağa sahip uzun zincirli moleküllerden oluşurlar, bu da daha fazla enerji yoğunluğuna sahip oldukları anlamına gelir."
Jain'in laboratuvarında, doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Sungju Yu, yeşil ışığı absorbe etmek ve doğal fotosentezde klorofil görevi gören karbondioksit ile suyun kimyasal reaksiyonu için gerekli olan elektronları ve protonları taşımak için bir metal katalizör kullandı.
Jain, altın nanoparçacıklarının katalizör olarak özellikle iyi çalıştığını, çünkü yüzeylerinin karbondioksit molekülleri ile kolayca reaksiyona girerek diğer paslanmaya yatkın metaller gibi parçalanmadan ışık enerjisini etkili bir şekilde emdiğini söyledi.
Hidrokarbon yakıtların kimyasal bağlarında depolanan enerjiyi serbest bırakmanın birçok yolu vardır. Ancak Jain, basit ve geleneksel yakma yönteminin daha fazla karbondioksit üretmesine yol açacağını, bunun da ilk etapta güneş enerjisini yakalayıp depolama fikrine aykırı olduğunu söyledi.
"Bu şekilde yapılan hidrokarbonların geleneksel olmayan başka uygulamaları da var" dedi. "Yakıt hücrelerine güç sağlamak için akım ve voltaj üretebiliyorlar. Dünya çapında bunların nasıl daha verimli hale getirilebileceği üzerinde çalışan birçok laboratuvar var." Hidrokarbonlardaki kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürün.”
