Исследователи из Орхусского университета разработали новую технологию, которая использует микроорганизмы для преобразования CO2 в дымовых газах непосредственно для получения топлива или субстанций для химической промышленности.
Технология позволяет использовать CO2 в качестве сырья, в отличие от традиционной технологии улавливания и хранения углерода, которая улавливает углерод из дымовых газов и превращает его в твердое вещество, которое затем может храниться, например, под землей. Результаты исследования недавно были опубликованы в журнале Nature Communications. «В будущем нам необходимо использовать технологии, позволяющие перерабатывать уловленный CO2, а не продолжать извлекать его из недр земли», - считает Амали Нильсен, одна из основных авторов исследования.
В глобальном масштабе CO2 из дымовых газов вносит наибольший вклад в повышение концентрации парниковых газов в атмосфере. Кроме того, это один из самых проблемных источников, от которого сложно избавиться, поскольку CO2 в дымовых газах, например, из промышленных труб, смешивается с другими газами, и поэтому его трудно удалить без значительных дополнительных затрат.
Новая технология основана на улавливании и утилизации углерода (УУУ), когда так называемый аминный скруббинг удаляет CO2 из дымовых газов с помощью химических веществ, которые связывают CO2. При обычном улавливании углерода он отделяется при высоких температурах в замкнутом контуре. Затем концентрированный CO2 может быть подвергнут дальнейшей переработке в других сложных процессах. Альтернативная технология, предложенная исследователями, представляет собой новую форму биоинтегрированного улавливания и утилизации углерода, при которой углерод повторно используется непосредственно в контуре, минуя многие из традиционных промежуточных этапов процесса. Исследователи использовали микроорганизмы, которые как удаляют, так и преобразуют CO2 из дымовых газов непосредственно в блоке улавливания вместо того, чтобы применять высокую температуру.
«Эти микроорганизмы специализированы для процесса поглощения и преобразования CO2 и они совершенствовали этот процесс на протяжении миллиардов лет. Мы используем это в наших биореакторах. Вместо того чтобы использовать тепло, мы добавляем микроорганизмы, которые могут извлекать CO2», - рассказала Нильсен. Микроорганизмы поглощают углерод в процессе метаболизма и преобразуют его в другие продукты, такие как метан, который может быть использован непосредственно в промышленности. «То, что мы получаем на выходе - это зеленый природный газ, уксусная кислота или другие химические вещества, которые промышленность может использовать вместо того, чтобы добывать углерод из земли», - добавила Нильсен.
Пока что улавливание углерода остается новой технологией, которую не многие отрасли промышленности приняли на вооружение. Биогазовые установки начали улавливать CO2 в отдельных производствах, где доля CO2 в отходящих газах высока - до 50%. Однако в обычном дымовом газе промышленных предприятий доля CO2 гораздо меньше - около 5-10%. Применение улавливания углерода столь ограничено, потому что процесс нагревания для отделения углерода очень дорог. Поэтому исследователи надеются, что микробиологический подход может создать больший стимул для улавливания углерода, поскольку затраты намного ниже, а CO2 одновременно с улавливанием преобразуется в новые продукты.
«Биологический процесс протекает при гораздо более низких температурах, а наши микробы устойчивы к другим газам, содержащимся в дымовых выбросах. Но для работы микроорганизмов необходим водород, который мы получаем с помощью электролиза. Сегодня водород является лимитирующим фактором в системе, поэтому до создания готовой технологии еще есть ряд проблем, но есть и решения. У нас уже есть широкий спектр различных реакторов для испытаний - главное, правильно собрать систему», - утверждает Нильсен.
Она продолжает: «УУУ - это небольшой, но необходимый элемент в достижении целей „зеленого“ перехода промышленности, когда выбросы парниковых газов и удаление этих газов находятся в равновесии. Однако эта технология не может заменить возобновляемые источники энергии, которые по-прежнему являются важнейшим инструментом «зеленого» перехода».
Источник: phys.org, 19 Dec.,2024