Бензин из воздуха методом высасывания углекислоты

Ученые говорят, что бензин из воздуха новое технологическое решение. Они разработали доступный метод высасывания углекислого газа из атмосферы, чтобы превратить его в бензин. Но как этот процесс работает? И действительно ли это кроме получения бензина волшебное решение уменьшения углекислого газа и, таким образом, изменения климата?

По мнению исследователей, новый метод будет иметь стоимость обработки от $ 94 до $ 232 за метрическую тонну углекислоты. Молекулы CO2 составляют только 0,04 процента воздуха – это одна из 2500 молекул.

Углекислый газ является основным парниковым газом и ключевым фактором изменения климата (хотя и не единственным). Таким образом, перспектива высасывания CO2 и применение углекислого газа для выработки бензина сразу может помочь уменьшить изменение климата. Даже если этот CO2 снова высвободится при сжигании бензина, новый парниковый газ не накапливается в небе. Исследователи ставят его как своего рода рециркуляцию для выбросов парниковых газов.

Ученые утверждают, что их инновация – это не разработка какой-либо совершенно новой системы улавливания углерода или выведение CO2 из атмосферы, а вопрос как построить и привести в действие промышленно-масштабный завод в том числе и по синтезу бензина из воздуха.

Процесс добычи бензина из воздуха

Как показали исследователи превращение атмосферного CO2 в топливо или бензин из воздуха, в основном, представляет собой четырехступенчатый процесс:

1. Засасывание большого количества воздуха.
2. Отделение углекислого газа из воздуха и перемешивание его с жидкостью.
3. Снова выделение углекислого газа из жидкости.
4. Смешивание с водородом, чтобы превратить в горючее топливо, как бензин.

Фактически бензин из воздуха процесс довольно сложный, но все сводится к этим четырем шагам. И многое из этого – основное химия. Например, смешивание CO2 в жидкости – это просто вопрос воздействия большого количества воздуха на меру активности ионов водорода рН, намного превышающим 7. В этом случае основание представляет собой раствор, состоящий из воды, ионного гидроксида, триоксид углерода и калия. Ученые пишут, что CO2 является кислым, поэтому он будет отделяться от воздуха, чтобы смешиваться с основной жидкостью.

По словам исследователей, самая сложная часть всего процесса – это поиск материалов для завода, чтобы эта химическая реакция могла произойти в больших масштабах. Для того, чтобы процесс был экономически эффективным исследователи должны иметь возможность без огромных затрат спроектировать принципиально новый завод. Кроме того, чтобы это было действительно полезно для окружающей среды, выбросы, связанные со строительством или потреблением завода, не могут быть настолько значительными, что они уничтожают углеродные преимущества завода.

Исследователи заявили, что они рассчитали фабрику, основанную исключительно на тех компонентах, которые поставщики могли уже сделать дешево, путем питания прототипа с использованием природного газа и тщательного отслеживания их выбросов и затрат, а также каждого этапа проектирования и производственный процесс. Природный газ является ископаемым топливом, но он выделяет гораздо меньше парниковых газов, когда он горит, чем, например, бензин или уголь.

Переработка углерода

Вторая задача аналогичной разработки – уменьшение углерода в атмосфере. Исследователи отметили, что если их завод будет работать только с целью вытеснения CO2 из атмосферы и не будет выпускать топливо, он может навсегда поглотить 90 процентов каждой тонны CO2, который он всасывает. Но необходимы серъезные затраты.

В 2017 году мир выпустил около 32,5 гигатонн углекислого газа.

Если бы эта технология была построена в масштабе, чтобы высасывать все, что вышло из атмосферы, то при себестоимости от 93 до 232 долларов за тонну, простая арифметика показывает, что общая стоимость обработки атмосферы была бы равна примерно от $ 3,03 трлн до 7,54 трлн.

Эксперты уже выдвинули серьезные возражения против идеи, что это представляет собой нечто большее, чем иллюзия решения проблемы изменения климата.

Однако эти технологии скрывают реальные проблемы, связанные с изменением климата. Другие политики и журналисты предполагают, что технология «отрицательных выбросов» будет играть значительную роль в поддержании контроля за изменением климата («Отрицательные выбросы» относятся к любой технологии, которая уменьшает выбросы парниковых газов в атмосферу, а не увеличивает их).

По этим ценам, по мнению исследователей, невозможно построить достаточное количество установок для отделения достаточного количества СО2 из атмосферы для достижения глобальных целей в области климата.

Существует реальный риск, что люди, которые работают над технологиями с отрицательными выбросами, не смогут выполнить масштаб своих обещаний. Это не означает, что следует отказаться от решения проблемы мегаполисов и технологий отрицательных выбросов, которые могут быть разумно объективными для исследований, разработок и потенциального развертывания. Однако повестка дня по смягчению последствий должна исходить из того, что такая переработка воздуха не будет работать в масштабе.
Другими словами, если эти вещи окажутся неработоспособными, на кону не будет стоять будущее Земли. Кроме того мы не будем сожалеть об этой неудаче -добыче бензина из воздуха и уменьшения углекислого газа в атмосфере.

Ученные нашли способ превращать углекислый газ в автомобильное топливо

Эта дешевая технология способна превратить углекислый газ в топливо

Ученые работают над новым методом создания углеродно-нейтрального топлива, и это звучит как выдержка из научно- фантастической книги.

Задумка может звучать как мечта эколога: завод, который высасывает углекислый газ из воздуха (он обязательно должен быть дешев в постройке и эксплуатации) и превращает его в топливо, которое можно использовать для автомобилей и самолетов. Но, оказывается, это настоящий проект, разработанный учеными из Гарвардского университета и компанией «Carbon Engineering», финансируемой Биллом Гейтсом. Если новый процесс будет успешно реализован в реальных масштабах, это будет означать переломный момент в спасении зеленой планеты и “оптимистичное” будущее для следующих поколений людей, ведь климат благодаря технологии не станет меняться в худшую сторону.

В 2011 году, по оценкам экспертов, удаление метрической тонны углекислого газа из атмосферы обошлось бы по меньшей мере в 600 долларов США. Новый подход мог бы снизить требуемую сумму всего до 94 долларов. Новая технология в основном опирается на уже существующие процессы и методы, которые используются в производственных масштабах в градирнях и на бумажных фабриках.

Метод включает 3 главных шага:

Во-первых, атмосферный воздух всасывается в специальный резервуар фабрики и подвергается воздействию щелочной жидкости.

Вот-вторых, когда воздух входит во взаимодействие раствора, он превращается в водный раствор, содержащий углекислый газ. На заводе смесь подвергается ряду химических реакций, которые постепенно отделяют основание от кислоты – техника обычно используется на бумажных фабриках.

Наконец, в-третьих, углекислый газ совмещается с водородом и превращается в жидкое топливо, в том числе для автомобилей и самолетов (это означает, что когда-нибудь компания сможет производить действительно углеродно-нейтральные виды топлива для автомобилей). Исследователи оптимистичны и надеются на развитие этой технологии.

Ученые уже протестировали его на опытном заводе в городе Сквомиш, Британская Колумбия (Канада). Сейчас команда ищет финансовую помощь для строительства промышленной версии завода. Если эксперимент окажется успешным, он может стать решением одной из самых трудных проблем – проблем декарбонизации при таких производствах как: варка стали и производство цемента или дальние воздушные перевозки.

При этом удаление CO2 составит от трех до пяти процентов мирового ВВП (по 100 долларов за тонну углекислого газа). “Это ставит верхнюю границу того, насколько дорогим может быть решение проблемы климата, потому что есть много способов уменьшения выбросы менее чем за 100 долларов за тонну”, — сказал Кен Калдейра, старший научный сотрудник Института науки Карнеги в Атлантике.

Химики нашли способ превратить СО2 в топливо

Экология потребления.Технологии:Чтобы получить энергию, как правило, необходимо что-нибудь сжечь: обычные автомобили сжигают топливо в двигателях внутреннего сгорания, электромобили заряжают свои батареи от электричества, поступающего, например, на ТЭЦ, где сжигают природный газ, и даже нам для мышечной или умственной работы надо «сжечь» внутри себя съеденный завтрак.

Чтобы получить энергию, как правило, необходимо что-нибудь сжечь: обычные автомобили сжигают топливо в двигателях внутреннего сгорания, электромобили заряжают свои батареи от электричества, поступающего, например, на ТЭЦ, где сжигают природный газ, и даже нам для мышечной или умственной работы надо «сжечь» внутри себя съеденный завтрак.

В любом органическом топливе, будь то бензиновые углеводороды или углеводы из шоколадки, содержатся атомы углерода, которые в конце своего энергетического пути превращаются в углекислый газ. Ну а газ, в свою очередь, отправляется в атмосферу, где он может накапливаться и вызывать всякие нехорошие эффекты вроде глобального потепления.

С энергетической точки зрения углекислый газ абсолютно бесполезен, поскольку углерод в нём полностью «сгорел», прочно и неразрывно связав себя с двумя атомами кислорода.

Гореть он уже не горит, и единственное что с ним можно сделать – утопить или закопать. Утопить его можно, растворив в океане – и это действительно один из способов утилизации СО2. Другой способ – закачать его под высоким давлением под землю, желательно там, где есть нефтяные месторождения; это позволит повысить отдачу нефтяных пластов и поможет добыть больше нефти. Однако химики всё же нашли способ «сварить кашу из топора» – существует третий путь утилизации СО2, когда его превращают в топливо.

Чтобы превратить СО2 в топливо, нужно «похимичить» с молекулой углекислого газа, например, отобрать у неё один атом кислорода. Тогда углекислый газ превратится в угарный газ СО. Несмотря на то, что для большинства угарный газ – это «тот газ, от которого периодически погибают неаккуратные пользователи дровяных печей», в промышленности его используют в самых разных процессах: во-первых, его можно сжечь и получить энергию, во-вторых, его можно использовать в металлургических процессах, а в-третьих, из него можно синтезировать различные органические молекулы, в том числе и жидкое топливо. Как раз последний пункт и открывает перед углекислым газом нефтехимические перспективы.

Однако стоит заметить, что использование угарного газа в химических целях не есть что-то совсем новое. Ещё на заре ХХ века германские химики Франц Фишер и Ганс Тропш разработали способ, как из обычного угля получить жидкое топливо: сначала из каменного угля и воды получают синтез-газ – так называется смесь угарного газа и водорода, а затем с помощью катализатора из синтез-газа получают различные углеводороды.

Этот способ был востребован, когда обычной нефти не хватало, однако со временем, во второй половине двадцатого века метод получения топлива из угля стала просто дорогой альтернативой «классическим» нефтеперерабатывающим технологиям. Но если в процессе Фишера-Тропша в качестве сырья используют каменный уголь, который сам по себе есть полезное ископаемое, то химики из Массачусетского технологического института для той же цели – получения синтез-газа – разработали способ, позволяющий делать его из «ненужного» углекислого газа.

Такие вещи невозможны без использования катализаторов, и, чтобы получить работающий катализатор, химикам порой приходится идти на самые разные хитрости. Дело в том, что, кроме определённого химического состава, для катализатора очень важна его внутренняя структура. Если говорить упрощённо, катализатор, нанесённый на ровную поверхность, может оказаться нерабочим, а вот если его нанести на пористую поверхность, и если у пор при этом будет определённый размер, то тогда он сможет заработать в полную силу.

Для того чтобы создать такой катализатор, химики взяли электропроводящий материал в качестве подложки и нанесли на него слой из полистирольных шариков диаметром около 200 нанометров. После чего пустоты, оставшиеся в пространстве между шариками, заполнили атомами серебра. (В качестве аналогии можно представить, что мы насыпали на пол слой из бильярдных шаров, а потом всё сверху залили ровным слоем расплавленного парафина.)

Теперь, чтобы получить пористый субстрат, нужно каким-то образом убрать из материала все шарики, оставив в целости оставшуюся структуру. В случае с бильярдными шарами это было бы весьма проблематично, а вот в случае с полистирольными шариками все оказалось намного проще – и в итоге после удаления полистирола на поверхности электрода получилась ячеистая структура из серебра с «сотами» определённого размера.

Подобный материал, как оказалось, хорошо превращает углекислый газ в синтез-газ, причём эффективность и селективность катализатора управляется за счёт размера сот: если на этапе синтеза катализатора взять полистирольные шарики покрупнее, то после реакции получится один состав продуктов, а если помельче – то другой. Подробно результаты исследований опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

И вроде бы всё хорошо, и человечество должно бы праздновать победу над выбросами парниковых газов, а каждую трубу, чадящую в атмосферу продуктами сгорания, нужно оборудовать подобным серебряным катализатором, но всё-таки стоит сделать одно замечание. Один из важных законов, по которому живёт окружающий нас мир – закон сохранения: масса и энергия не возникают ниоткуда и не пропадают в никуда. Это справедливо и для атомов химических элементов, и для тепла, вырабатываемого при сжигании топлива, и для электрической энергии.

Поэтому сколько энергии получается при сжигании угарного газа до углекислого, как минимум, столько же энергии нужно затратить (упрощённо), чтобы превратить молекулу углекислого газа обратно в молекулу угарного. И очевидно, что для такой, в общем-то, «зелёной» технологии по утилизации парникового газа нужен свой источник энергии, который как минимум не «начадил» бы в атмосферу столько СО2, сколько можно было бы превратить в полезный продукт.

Откуда взять энергию для превращения одного газа в другой? Например, от ветряных или солнечных энергоустановок, которые производят энергию, но не выбрасывают в атмосферу продукты сгорания топлива – в результате это позволило бы уменьшить общее количество углекислого газа.

Забавно, что похожей деятельностью занимались древние растения и бактерии, поглощавшие находившийся тогда в избытке в атмосфере углекислый газ, и преобразовывшие его в органические вещества, ставшие потом ископаемым топливом. Возможно, что человечеству в будущем придётся заниматься чем-то похожим, но только уже с использованием химических технологий. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ: