Прежде всего, CO2 может помочь химической промышленности улучшить климатический баланс. Благодаря использованию энергии из возобновляемых источников она может быть интегрирована в компоненты для пластмасс и других продуктов, если будут найдены подходящие катализаторы и производственные процессы.
Именно это исследователи под руководством Вальтера Лейтнера ищут в Институте преобразования химической энергии имени Макса Планка в Мюльхайме и Рурской области.
Разговор с Уолтером Лейтнером может изменить наш взгляд на мир.
Вполне возможно, что вы увидите одну вещь выше всего остального вокруг себя: Углерод.
Разумеется, как элемент жизни, он образует химическую основу всех организмов и является неотъемлемым компонентом всей пищи и всех материалов, которые нам предоставляет природа: Дерево, крахмал или хлопок.
Но также и пластмассы, цвета нашей одежды, лекарств и топлива - углерод повсюду. Даже если мы считаем эти продукты искусственными, они не существовали бы без природных характеристик.
"Миллионы лет назад заводы использовали фотосинтез для связывания углерода, который мы используем сегодня в виде угля, сырой нефти и природного газа в качестве источников энергии и сырья для химического производства", - говорит Вальтер Лейтнер, директор Института преобразования химической энергии имени Макса Планка в Мюльхайме и профессор технической химии при РВТХ Ахенском университете.
Но если мы, люди, хотим сохранить Землю в ее нынешнем виде, мы не должны больше полагаться на эту ископаемую форму экономической деятельности. Рано или поздно все углеродосодержащее сырье окажется в виде CO2 большей частью в атмосфере, где он нагреется в результате изменения климата.
Чтобы сдержать его, многие страны уже оказываются в тупике.
В Германии и во всем мире электроэнергия все чаще производится из возобновляемых источников, особенно из энергии ветра и фотоэлектричества.
Таким образом, энергоснабжение может постепенно стать независимым от ископаемых ресурсов и даже больше:
оно может стать независимым от углерода.
"Но нам всегда нужен углерод в химической цепочке создания себестоимости", - говорит химик.
Поэтому он хочет внести свой вклад в создание химического производства, по крайней мере, независимого от источников ископаемого углерода. И он рассчитывает на CO2 во всем - отходы, которые дискредитируют ископаемое сырье.
Вальтер Лейтнер и его команда хотят заменить сырую нефть углекислым газом там, где это имеет смысл, что позволит перейти к замкнутой экономике с использованием CO2.
Сокращение выбросов CO2 в атмосферу от химической промышленности.
"В принципе, мы даже можем извлечь CO2 из атмосферы. Но даже в неископаемых энергосистемах CO2 доступен в больших количествах во многих промышленных процессах.
Если бы мы могли использовать эти источники сырья, мы бы значительно сократили выбросы CO2 в атмосферу от химической промышленности", - говорит исследователь Макса Планка.
Превращение вредного для климата CO2 в сырье звучит как элегантное решение, позволяющее гармонично сочетать химическую промышленность и климат, но это непросто.
Потому что CO2 химически очень инертен, не говоря уже о полном безразличии. С химической точки зрения:
углерод крайне неохотно отделяется от кислорода.
Не случайно CO2 заполняется огнетушителями для тушения пожаров.
Нет недостатка в веществах, связывающих кислород с самим собой, а не в углероде. Водород, например, еще более жаден. Но для разрыва связи между углеродом и кислородом требуется значительное количество энергии.
"Поэтому с точки зрения защиты климата особенно разумно химически использовать CO2, если эта энергия поступает из регенеративных источников", - говорит Вальтер Лейтнер.
"Мы разрабатываем технологию для таких новых интерфейсов между энергией и химией, например, Power-to-X."
Директор Макса Планка координирует этот проект, который финансируется Федеральным министерством образования и научных исследований Германии и в котором участвуют партнеры из науки, промышленности и других слоев общества.
Две цели: простые и высококачественные продукты.
Путь к химическому производству, в котором используется CO2, начинается с электролиза воды, которая генерирует водород с использованием устойчиво генерируемой электроэнергии.
В будущем накопление электроэнергии таким образом возможно, если ветряные и солнечные электростанции будут поставлять чуть больше энергии, чем необходимо.
Затем химики привнесут водород в производство с помощью CO2.
Исследователи из Мюльхайм изначально были нацелены на довольно простые вещества: метанол, формальдегид и муравьиная кислота.
Эти вещества образуются при попадании в атмосферу молекулы CO2 с различным количеством частиц водорода.
Промышленность перерабатывает их в массовом масштабе во все виды продукции, такие как пластмассы. Метанол также интересен в качестве топлива.