Немецкие ученые разработали технологию получения графена из воздуха

Исследователи из Технологического института Карлсруэра в Германии разработали инновационную технологию, которая позволяет получать углерод из присутствующего в атмосфере углекислого газа CO2. Установка первой фазы проекта может удалить 0,001 тонны (два килограмма) CO2 из окружающего воздуха за один день, преобразуя их в 0,5 килограмма твердого углерода.The new NECOC (Negative Carbon Dioxide to Carbon) facility at KIT. Markus Breig, Journal Interesting Engineering. Karlsruher Institute for Technology.Исследовательский проект, получивший название NECOC (Negative Carbon Dioxide to Carbon), был инициирован совместно с INERATEC и Climeworks. Цель программы - сделать Германию углеродно-нейтральной. Для этого решения этой задачи ФРГ необходимо "как можно скорее ликвидировать углеродные циклы на предприятиях страны", говорится в пресс-релизе. Соблюдение целевых показателейМежправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) указала на необходимость удаления и постоянного хранения уже присутствующего в атмосфере углекислого газа CO2 для достижения цели по снижению температуры на 1,5 градуса до 2030 года. Совместный проект NECOC - Создание отрицательных выбросов путем разделения атмосферного углекислого газа на экономически пригодный технический углерод и кислород. На рисунке схема концепции нового процесса. Journal Interesting Engineering. Karlsruher Institute for Technology."Мы должны найти совершенно новые технологические решения, если хотим сохранить промышленное производство", - говорит профессор Бенджамин Дитрих из Института тепловых процессов KIT (TVT). В качестве промышленного потенциала предлагается использовать добываемый углерод, который необходим в "производстве батарей, строительных материалов, красок, а также в сельскохозяйственном секторе. В мире углерод в основном производится из источников ископаемого топлива". "Если этот углерод останется навсегда в связанном состоянии, мы успешно объединим отрицательную эмиссию с компонентом поставок ископаемых ресурсов после их сжигания в рамках будущей стратегии управления выбросами углекислого газа", - заявил Дитрих. Команда утверждает, что это внесет двукратный вклад в устойчивое будущее нашей планеты.Слева: Блок-схема процесса пиролиза метана для производства водорода и углерода; справа: детальное изображение реактора, заполненного жидким оловом. Journal Interesting Engineering. Karlsruher Institute for Technology.Как система улавливает углекислый газПроцесс включает три этапа - поглотитель для отделения CO2 от окружающего воздуха составляет первый этап цикла. На втором этапе углекислый газ перемещается в микроструктурированный реактор, где вступает в реакцию с водородом из подключенного электролизера.В результате реакции происходит образование новых связей между углеродом и кислородом, а сам углекислый газ превращается в метан и воду. Затем вода поступает обратно в электролизер, а метан, вместе с углеродом, попадают в реактор с жидким оловом. На последнем этапе "реакция пиролиза расщепляет молекулы метана, образуя водород, который может быть снова использован в процессе расщепления углекислого газа". Оставшийся углерод, "плавающий " на олове в виде микрогранул, может быть удален механическим путем.Слева: порошкообразный углерод (и заливочные кольца для жидкого металла) после того, как реактор был открыт по завершении эксперимента. Справа: график выхода водорода при различных объемах подаваемого метана в зависимости от изменения температуры реактора в диапазоне от 930 °C до 1175 °C. Journal Interesting Engineering. Karlsruher Institute for Technology.Изменяя заданные параметры, например, уровень температуры, специалистам удалось добиться изготовления различных модификаций углерода, таких как графит, сажа или даже графен.Второй этап поможет масштабировать процессВозможности масштабирования и оптимизации процесса для его дальнейшего использования станут основной целью второй фазы проекта. "Мы планируем сделать процесс более энергоэффективным, улучшив рекуперацию энергии за счет тепла, выделяемого во время процесса", - рассказывает руководитель проекта доктор Леонид Штоппель из Лаборатории жидких металлов Карлсруэ.Фотография первой в мире промышленной установки DAC. Journal Interesting Engineering, Karlsruher Institute for Technology. Кроме того, специалисты рассматривают возможность интеграции в процесс высокотемпературного аккумулирования тепловой энергии и прямого солнечного нагрева. Источники и ссылки: Journal Interesting Engineering, Joornal Eurekalert, Karlsruher Institute for Technology.1. (https://www.tvt.kit.edu/21_3547.php)2. (https://www.eurekalert.org/news-releases/976456)3. (https://interestingengineering.com/innovation/process-produces-carbon-out-of-air)