В Южной Корее разрабатывают технологию, позволяющую получить метан из углекислого газа с помощью шаровой мельницы

Корреспондент Гу Бон Хёк

- UNIST разработал технологию преобразования углекислого газа в метан

На рисунке показан процесс преобразования углекислого газа (вверху) в метан (внизу) на поверхности стальных шариков [Предоставлено UNIST]

Реакция преобразования углекислого газа в метан, основной компонент природного газа, обычно является дорогостоящим процессом и возможен только при высокой температуре (300-500 °C). Однако появилась новая технология, позволяющая получать метан при комнатной температуре - достаточно ввести сырье и покатить стальные шарики.

10 октября профессор Бэк Чон Бом из факультета энергии и химической инженерии и команда во главе с профессором Лим Хан Квона из Высшей школы по углеродной нейтральности Ульсанского технологического института (UNIST) объявили о разработке технологии механико-химического процесса, позволяющего с высокой эффективностью преобразовывать углекислый газ (CO2) в метан (CH4) при температуре 65 °C. Данная технология привлекает внимание как технология, способная ускорить наступление эпохи углеродной нейтральности, поскольку она гораздо проще и менее энергоемкая, чем высокотемпературные процессы.

Разработанная технология заключается в том, что в устройство типа шаровой мельницы, содержащее маленькие стальные шарики диаметром несколько миллиметров, вводят катализатор и сырье, а затем вращают. В результате повторяющихся столкновений и трения поверхность катализатора активируется, углекислый газ эффективно улавливается на поверхности катализатора и вступает в реакцию с водородом, превращаясь в метан.

Исследовательская группа смогла заставить 99,2% углекислого газа вступить в реакцию даже при низкой температуре (65 °C), и 98,8% углекислого газа, вступившего в реакцию, было преобразовано в метан, а не в побочные продукты.

Причем высокая эффективность была продемонстрирована и в непрерывном процессе. Даже при температуре ниже комнатной (15 °C), доля вступивших в реакцию CO₂ составила 81,4 %, а селективность в отношении метана — 98,8 %, что подтверждает возможность коммерческого применения данной технологии. В отличие от периодического процесса, при котором необходимо дожидаться полного завершения реакции, непрерывный процесс подходит для промышленного массового производства, поскольку сырье подается непрерывно, а продукты выводятся постоянно.

Исследователи UNIST, проводившие данное исследование. Исследователь Гу Чжи Вон (слева), доктор Чанцин Ли, доктор Лунань Гуан, профессор Бэк Чон Бом. [Предоставлено UNIST]

Использованные в процессе никель и оксид циркония (ZrO2) являются коммерчески доступными катализаторами и стоят недорого. Никель расщепляет водород, а оксид циркония преобразует углекислый газ в активное состояние, позволяющее ему вступать в реакцию с водородом. Когда под воздействием ударов и трения стальных шариков в шаровом мельнице кислород из оксида циркония отрывается (вакансия), на его место присоединяется углекислый газ, и активированный таким образом углекислый газ вступает в реакцию с водородом, разщепленным с помощью никеля, превращаясь в метан.

Результаты экономического анализа показали, что благодаря низкой температуре реакции и возможности использования коммерчески доступных катализаторов без дополнительной предварительной обработки можно значительно сократить затраты на оборудование.

«Электроэнергия, на которую приходится большая часть затрат, может быть сокращена вдвое по сравнению с термохимической реакцией, если использовать возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце» - сказал профессор Лим Хан Квон.

«Без использования существующего оборудования для высоких температур и высокого давления можно сразу на месте превращать углекислый газ в топливо, что позволяет не только сократить выбросы углерода, но и снизить затраты на оборудование и транспортировку. Это может стать новой технологией для достижения углеродной нейтральности» - подчеркнул профессор Пак Чон Бом.

Результаты исследования опубликованы 5 мая в международном научном журнале «Nature Nanotechnology».

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #технология #химия #нефтехимия #метан #экология #энергетика #общество #культура #бизнес #финансы #искусство #азия