Чи можна вуглекислий газ перетворити на паливо?
1. Як перетворити CO2 на паливо?
По-перше, використання сонячної енергії для перетворення вуглекислий газ і воду в паливо. Дослідники використовують сонячну енергію для розщеплення вуглекислого газу та води для отримання таких газів, як водень, чадний газ або метан, які потім обробляються для перетворення їх на хімічні речовини, які можна використовувати як паливо. Таким чином вченим вдалося перетворити вуглекислий газ на монооксид вуглецю, необхідний для реакції Цвіака (Zviack).
По-друге, мікроби використовуються для перетворення вуглекислого газу в органічні речовини. Використання мікроорганізмів (включаючи водорості та бактерії тощо) для здійснення фотосинтезу, перетворення енергії світла безпосередньо в хімічну енергію та перетворення вуглекислого газу в органічні речовини, такі як цукор, для виробництва біопалива. Наприклад, дослідники використовують водорості для перетворення сонячної енергії та вуглекислого газу в нафту та іншу біомасу для виробництва таких речей, як біодизель і біобензин.
Нарешті, хімічна реакція використовується для перетворення вуглекислого газу на паливо. Наприклад, дослідники використовують термохімічні або електрохімічні реакції для перетворення вуглекислого газу в аміак або інші органічні речовини, які потім можна переробити в хімікати, які можна використовувати як паливо. Наприклад, електрохімічне відновлення використовується для перетворення вуглекислого газу в формальні кислоти або органічні речовини, такі як мурашина кислота, які потім синтезуються в паливо тощо.
2. Чи можна CO2 перетворити на інші речовини?
Речовини, здатні взаємоперетворюватися з вуглекислий газ включають рослини, тварин, мікроорганізми та деякі хімічні реакції.
Рослини є найважливішими перетворювачами вуглекислого газу. Вони перетворюють вуглекислий газ на органічну речовину за допомогою фотосинтезу, забезпечуючи таким чином енергію, необхідну організмам. Фотосинтез — це процес, за допомогою якого рослини поглинають воду та вуглекислий газ із сонячної енергії, а потім використовують атоми вуглецю в них для виробництва цукру та інших органічних речовин, вивільняючи при цьому кисень. Ці органічні речовини використовуються рослинами як сировина для їх росту та розмноження, а вуглекислий газ також виділяється рослинами, таким чином завершуючи цикл вуглекислого газу.
Тварини та мікроорганізми також можуть перетворювати вуглекислий газ на кисень за допомогою процесу дихання, особливо деякі морські організми, такі як морські водорості тощо, вони можуть перетворювати велику кількість вуглекислого газу в органічну речовину, тим самим змінюючи морське середовище.
Крім того, деякі хімічні реакції також можуть перетворювати вуглекислий газ на інші речовини. Наприклад, спалювання вугілля може перетворювати вуглекислий газ на сірчистий газ і воду, а карбонат кальцію може перетворювати вуглекислий газ на карбонат кальцію, який можна використовувати для виготовлення таких матеріалів, як метали та цемент. Крім того, деякі хімічні реакції також можуть перетворювати вуглекислий газ на вуглеводні, наприклад метан, і використовувати їх для різних цілей.
Таким чином, рослини, тварини, мікроби та деякі хімічні реакції здатні змінювати навколишнє середовище, перетворюючи вуглекислий газ на інші речовини.
3. Чи можемо ми перетворити CO2 назад на вугілля?
Теоретично це також можливо.
Звідки взялося вугілля? Його виробляють рослини, закопані в землю. Елемент вуглецю в рослинах іноді походить від поглинання рослинами вуглекислий газ в повітрі та перетворюючи їх на органічні речовини за допомогою фотосинтезу. Отже, при однаковій кількості молей атомів вуглецю енергія вуглекислого газу нижча, ніж у вугілля. Тому в природі реакція спалювання вугілля з утворенням вуглекислого газу може відбуватися спонтанно, коли початкова енергія (така як займання) задовольняється, але процес перетворення вуглекислого газу в органічну речовину не може відбуватися спонтанно, і повинен проходити через фотосинтез, а енергія надходить від сонця.
Якщо говорити про штучну переробку, то можна імітувати фотосинтез і процес утворення вугілля. Однак економічної вигоди взагалі немає.
4. Чи можна CO2 перетворити на природний газ?
Так, хімічний метод споживає багато енергії, тому виграш вартий втрат.
Висаджування дерев із використанням природи для перетворення займає багато часу та потребує довгострокових зусиль кожного, а також твердої, послідовної, практичної та ефективної політики Z-F щодо збільшення рослинності землі, а не її зменшення. Після того, як рослинність споживає вуглекислий газ, через рух земної кори він перетворюється на нафту тощо, як у стародавні часи.
Існує також різновид зерна, яке поглинає вуглекислий газ і безпосередньо виробляє спирт і біогаз із зерна та соломи, що також є трансформацією
5. Що відбувається при змішуванні вуглекислого газу та водню?
Вуглекислий газ і водень може реагувати з утворенням різних продуктів за різних умов реакції:
1. Вуглекислий газ і водень реагують при високій температурі з утворенням оксиду вуглецю і води;
2. Вуглекислий газ і водень реагують під високою температурою і високим тиском, утворюючи метан і воду. Метан є найпростішою органічною речовиною та основним компонентом природного газу, біогазу, шахтного газу тощо, широко відомого як газ;
3. Вуглекислий газ і водень реагують при високій температурі та додають каталізатор рутеній-фосфін-хромову сполуку з утворенням метанолу, який є найпростішим насиченим одноатомним спиртом і є безбарвною та леткою рідиною із запахом спирту. Його використовують для виробництва формальдегіду, пестицидів тощо, а також використовують як екстрагент для органічних речовин і денатурант для спирту.
6. Перетворення вуглекислого газу на рідке паливо
Хімікам з Університету Іллінойсу вдалося створити паливо з води, вуглекислого газу та видимого світла за допомогою штучного фотосинтезу. Перетворюючи вуглекислий газ у більш складні молекули, такі як пропан, технологія зеленої енергії успішно просунулася вперед, щоб використовувати надлишок вуглекислого газу та зберігати сонячну енергію у формі хімічних зв’язків для використання в періоди низького сонячного світла та пікового попиту на енергію.
Рослини використовують сонячне світло, щоб стимулювати реакцію води та вуглекислого газу для виробництва високоенергетичної глюкози для зберігання сонячної енергії. У новому дослідженні дослідники розробили штучну реакцію з використанням багатих на електрони наночастинок золота як каталізатора для перетворення вуглекислого газу та води на паливо за допомогою видимого зеленого світла, яке рослини використовують у природному фотосинтезі. Ці нові висновки були опубліковані в журналі Nature Communications.
«Наша мета — виробляти складні вуглеводні, які можна зріджувати, із надлишку вуглекислого газу та стійких джерел енергії, таких як сонячна енергія», — сказав Прашант Джайн, професор хімії та співавтор дослідження. "Рідке паливо є ідеальним, тому що воно сумісне з газоподібним паливом. Його легше, безпечніше та економніше транспортувати, і воно складається з молекул з довгим ланцюгом із більшою кількістю зв’язків, що означає, що воно має більшу енергетичну щільність".
У лабораторії Джайна Сунгджу Ю, докторант і перший автор дослідження, використав металевий каталізатор для поглинання зеленого світла та транспортування електронів і протонів, необхідних для хімічної реакції вуглекислого газу та води, діючи як хлорофіл у природному фотосинтезі.
Наночастинки золота особливо добре працюють як каталізатори, оскільки їх поверхні легко реагують з молекулами вуглекислого газу, ефективно поглинаючи енергію світла, не руйнуючись, як інші схильні до іржі метали, сказав Джейн.
Існує багато способів вивільнити енергію, що зберігається в хімічних зв’язках вуглеводневого палива. Проте простий і традиційний спосіб його спалювання призведе до вироблення більшої кількості вуглекислого газу, що суперечить ідеї захоплення та зберігання сонячної енергії в першу чергу, сказав Джейн.
«Є й інші нетрадиційні способи застосування вуглеводнів, виготовлених таким чином», — сказав він. "Вони можуть генерувати струм і напругу для живлення паливних елементів. Є багато лабораторій у всьому світі, які працюють над тим, як зробити їх ефективнішими". перетворювати хімічну енергію вуглеводнів в електричну».
