Ученые из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) представили новый метод преобразования углекислого газа в этанол, который может использоваться в химической промышленности и служить источником чистой энергии. Этот процесс не только позволяет сократить количество выбросов углекислого газа в атмосферу, но и может способствовать созданию устойчивого углеродного цикла. «Мы можем удалять парниковый газ CO₂ из окружающей среды и возвращать его в устойчивый цикл», — объяснил профессор Карстен Штреб, руководитель исследовательской группы.
Метод, разработанный командой Штреба, основан на электрокатализе. Если для процесса используется «зеленая» энергия, то он становится экологически чистым. В перспективе эта технология позволит прекратить производство этанола из пищевых сельскохозяйственных культур, например, кукурузы и сахарного тростника.
Процесс предполагает использование специального электрода, покрытого порошком из кобальта и меди. Эти металлы играют ключевую роль в реакции: кобальт разрывает прочные связи в молекуле углекислого газа, создавая угарный газ, который затем при участии меди преобразуется в алкоголь. Чтобы реакция прошла успешно, важно, чтобы атомы кобальта и меди находились рядом друг с другом на электроде.
На данный момент, эффективность процесса достигает 80%: 80% исходного углекислого газа превращается в этанол. Это самый высокий результат среди подобных разработок, однако ученые ставят цель довести показатель до 90−95%. В идеале они стремятся создать катализатор с 100-процентной избирательностью, чтобы в результате реакции не оставалось побочных продуктов.
Этанол, производимый с помощью этого метода, может служить экологически чистым топливом для генераторов и других установок. На сегодняшний день большая часть алкоголя производится из сахарного тростника и кукурузы, особенно в таких странах, как Бразилия. Использование продовольственных культур в качестве топлива негативно сказывается на доступности еды для населения. Новый метод производства этанола из углекислого газа может сократить использование пищевых культур и обеспечить стабильный и независимый источник топлива.
Для обеспечения стабильности и долговечности метода ученые из Майнца сотрудничают с коллегами из Университета Ульма в рамках совместного научного проекта «CataLight». Их цель — разработать катализатор, который сохранял бы свою эффективность в течение длительного времени. В ходе испытаний выяснилось, что система не теряет производительности даже после нескольких месяцев использования.
Кроме того, выбор кобальта и меди для процесса обусловлен не только их химическими свойствами, но и доступностью. Эти металлы встречаются в природе в больших количествах, что делает процесс экономически выгодным. Альтернативой могли бы стать драгоценные металлы, такие как платина или палладий, но их высокая стоимость делает применение нерентабельным.
Ранее ученые разработали реактор для улавливания углекислого газа прямо из воздуха.