На автозаправках Европы на бензонасосах всё чаще можно заметить обозначение «Е10». «Е» означает биоэтанол, число указывает, сколько этанола примешивается к бензиновому топливу, то есть 10 процентов. С 2023 года Е10 постепенно внедряется на заправках. Он заменяет бензин Е5 (это привычное стандартное топливо, которое используется в любом автомобиле с бензиновым двигателем).
Фото: REUTERS Биоэтанол — это топливо, изготовленное из растительных материалов, таких как сахарный тростник, кукуруза и пшеница. Биомасса ферментируется, образуя этанол, то есть обычный спирт. Поскольку при сжигании этанола образуется столько же CO2, сколько растения поглощают во время роста, выбросы можно сократить, добавляя биоэтанол к ископаемому топливу.
При этом биоэтанол также подвергается критике: тропические леса будут вырублены, а для выращивания необходимых для него культур будут использоваться токсичные пестициды и удобрения. Однако этанол можно производить и другим способом – а именно непосредственно из парникового газа CO2.
Исследователи из Института им. Фрица Габера Общества Макса Планка в Берлине работают над новым методом производства экологически чистого топлива из парниковых газов. Такой процесс напоминает электролиз, при котором вода расщепляется на водород и кислород с помощью электричества. Во время электролиза CO2 добавляется дополнительно углекислый газ.
«Основная проблема электролиза CO2 заключается в том, что мы производим много разных продуктов», — говорит исследователь Арно Бергманн.
Производится не только этанол, но и нежелательные побочные продукты, такие как водород и газ этилен. Этанол также используется в качестве растворителя, антиобледенителя, резинового компонента, в косметике, дезинфицирующих средствах и лекарствах.
Однако Бергманн и его коллеги смогли значительно увеличить выход этанола, не эксплуатируя систему при постоянном напряжении, а многократно запуская и выключая ее. Мало того, что эта импульсная операция улучшает протекание реакции, исследователи также улучшили катализатор — вещество, которое в первую очередь делает реакцию возможной.
До сих пор для этого использовалась чистая медь, но со временем она потеряла работоспособность. В сочетании с оксидом цинка катализатор можно стабилизировать до такой степени, что он становится более долговечным, а также позволяет более специфично производить этанол. Доля электрического тока, попадающего в этанол, увеличилась – по сравнению с традиционным методом – с 10 до 19 процентов. В будущем целью является дальнейшая регулировка диапазона напряжения, при котором работает система, чтобы увеличить срок службы каталитического нейтрализатора.
Ученые будут проводить фундаментальные исследования, чтобы понять процессы на атомном уровне. Однако результаты их исследований также вдохновят команды за рубежом, например, в США и Китае. В будущем от этого может выиграть не только производство этанола, но и производство водорода. Электролиз CO2 также может использоваться для производства другого сырья для химической промышленности. Если электричество поступает из возобновляемых источников, процесс является CO2-нейтральным.
«Мы хотим выяснить, где лежат пределы этого подхода», — говорит Бергманн.
Рынок переработки CO2 в сырье и топливо уже существует. Американская компания Air Company также перерабатывает углекислый газ в этанол. Однако вместо того, чтобы заливать его в топливный бак, спирт разливают во флаконы для духов и в бутылки для спиртного. По данным компании, каждая бутылка водки содержит полкилограмма CO2.
Компания Rohrdorfer также хочет перерабатывать углекислый газ, который неизбежно образуется при производстве цемента, обратно в сырье, а именно в газообразный этилен, сырье для многочисленных пластмасс.
Однако их испытательный комплекс пока может перерабатывать только 6 килограммов CO2 в день. Вероятно, пройдет несколько лет, прежде чем парниковый газ можно будет использовать в больших масштабах.