Российские ученые разработали способ утилизации углекислого газа и преобразования его в топливо. В случае реализации их идея позволит аккумулировать и использовать энергию, добытую так называемым чистым путем - буквально из воздуха. Об этом и других необычных, а порой шокирующих способах получения энергии - в подборке Русской службы Би-би-си.

О возможности накапливать энергию и одновременно перерабатывать вредные выбросы в атмосферу сообщило 17 октября 2017 года издание сибирского отделения РАН "Наука в Сибири".

Водород (H2), который высвобождается в результате электролиза воды, при определенных условиях реагирует с углекислым газом (CO2), который ученые предлагают брать прямо из воздуха. В результате химической реакции получается метан CH4 и вода.

"Энергия в этом топливе хранится в форме химических связей, и ее можно использовать по мере потребности. Инфраструктура для таких технологий уже существует - способные транспортировать CH4 на большие расстояния газопроводы, хранилища, системы доставки к конечному потребителю." -Жанна Веселовская Научный сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН, кандидат химических наук.

Добыть углекислый газ можно где угодно, но для этого необходим сорбент, который будет "собирать", то есть концентрировать CO2. В качестве сорбента ученые новосибирского института использовали карбонат калия (K2CO3).

Чтобы ускорить процесс концентрации CO2, ученые подключили к реакции пористый носитель (похожий на губку с наноразмерными порами, пишет "Наука в Сибири"), специально разработанный ими для этой реакции.

"Тот факт, что карбонат калия взаимодействует с углекислым газом на воздухе, хорошо известен и открыт не нами. Сорбенты на основе карбоната калия тоже изучались ранее. Вместе с тем работ по применению этих материалов для сорбции углекислого газа из воздуха практически не было - равно как и по совмещению технологии концентрирования атмосферного CO2 с его последующим метанированием", - передает издание слова Веселовской.

В действительности все не так просто. Из школьного курса химии известно, что водород и углекислый газ реагируют напрямую лишь при высокой температуре, что требует дополнительной энергии. Однако недавно химики из университета Дьюка в США нашли способ упростить эту реакцию.

Они обнаружили, что при наличии ультрафиолета и катализатора - наночастиц родия - реакция получения метана из водорода и углекислого газа протекает легко и быстро.

Такой процесс получения синтетического газового топлива становится не только энергоэффективным, но и максимально чистым.

Резкий скачок

Мы уже привыкли к тому, что энергия добывается из воды, из ветра, из солнечных лучей. Но они есть не везде.Воздух же и углекислый газ в его составе есть всюду. И концентрация СО2 в земной атмосфере растет - люди дышат, печи горят, двигатели выбрасывают отработанный газ.

Диоксид углерода - один из парниковых газов. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере планеты равно 400 ppm (долей на миллион). Это значит, что в одном кубометре воздуха 400 мл CO2. На протяжении сотен тысяч лет в атмосфере Земли не было такого объема CO2, какой мы наблюдаем в последние несколько десятков лет. Это заставляет ученых искать новые способы добычи чистой энергии.

Холодно, тепло, горячо

Существуют проекты, позволяющие добывать энергию из лавы, растительного масла, человеческих тел и отходов жизнедеятельности, а также микроорганизмов, мусора и некоторых напитков. Самым очевидным из вышеперечисленного кажется жидкая магма: она раскаленная, у нее огромный объем тепловой энергии - так почему бы этим не воспользоваться?

Но использование жидкой магмы в качестве источника энергии не распространено: за это пока взялись лишь в Исландии. В рамках проекта Iceland Deep Drilling бур "Тор" сверлит Срединно-Атлантический хребет земной коры, который проходит через остров Исландия.

На глубине в несколько километров, в условиях огромного давления вода нагревается расплавленной магмой до сверхкритического состояния, при котором исчезает различие между жидкостью и газом. Сверхкритическая вода, имеющая температуру 400−600 градусов по Цельсию, извлекается на поверхность и используется в качестве источника энергии.

Как замечает в своей статье Пит Роули, вулканолог из Университета Портсмута, сверхкритическая вода может генерировать энергию объемом до десяти раз больше, чем обычные геотермальные источники. Потенциальными местами ее добычи могут стать территории, где находятся молодые вулканы

В качестве альтернативных и возобновляемых источников энергии ученые рассматривают не только высокотемпературные. Некоторые специалисты уверены, что температуры человеческого тела может быть вполне достаточно.

Шведская компания Jernhusen еще несколько лет назад придумала, как обогревать здание в Стокгольме энергией теплом тел пассажиров расположенного рядом Центрального вокзала. Как отмечала компания, она не отнимала тепло у пассажиров, а лишь использовала избыточное - то, что все равно бы ушло в атмосферу.

Этот способ экологичен, но у него есть свои минусы. Для того, чтобы транспортировать такую энергию из одного здания в другое, нужно, чтобы они находились относительно близко, а людской поток в помещении-источнике должен быть интенсивным. Это сужает возможности применения технологии.

То же самое можно сказать о способе, который предложила американская компания EnGoPlanet: она установила в Лас-Вегасе фонари, которые обеспечиваются электричеством благодаря кинетической энергии - аккумуляторы заряжаются, когда мимо кто-то проходит.

Один человеческий шаг генерирует 4−8 ватт, но чтобы фонари работали всю ночь, нужно много прохожих. Это реально, но применимо не везде.

Шокирующие технологии

В Дании, Швеции и Британии крематории продают избытки энергии, которая получается в результате сжигания тел умерших. Эта энергия идет на обогрев домов, а британский крематорий в Дареме даже преобразовывает ее в электричество. В некоторых странах крематории продают избытки энергии, которая получается в результате сжигания тел | Источник: AFP 2017

За одну кремацию выделяется энергия, которой хватит на питание полутора тысяч телевизоров. Кого-то такой источник энергии может шокировать, но сторонники этой идеи считают, что вклад в экологию - достаточный аргумент.

Неоднозначным выглядит еще один источник энергии - фекалии. Так называемый Bio-Bus, который отправила на британские дороги бристольская компания GENeco, ездит на полученном из фекалий биогазе.

За один 15-мильный маршрут Bio-Bus отрабатывает отходы более 30 тысяч домохозяйств. Сначала он ездил между городами Бат и Бристоль, затем его пустили и по улицам Бристоля. Технология подобная той, что использует GENeco, применяется широко по всему миру, рассказывает на своем сайте норвежская компания Cambi. Запатентованный ей способ термального гидролиза используют в более чем 20 странах мира.

Он применяется в том числе и на заводе по переработке биоотходов в Вашингтоне. Биомассу нагревают под высоким давлением примерно до 160℃, после чего она проходит процедуру анаэробного (то есть в отсутствие кислорода) разложения. В результате получается биогаз, который потом и становится источником энергии.

Когда в следующий раз вы будете нажимать на кнопку слива в своем туалете в столице (американской) нации, учтите, что вы - или, точнее, то, что вы слили, - помогает генерировать чистую энергию.

Не только биомасса годна для переработки в топливо, но и твердый мусор. Это хорошо усвоили в Швеции - процент мусора, который отправляется на свалки, там стремится к нулю. Почти все отходы перерабатываются, в том числе в тепло и электричество. Мусор же на свалках выделяет метан и вредит экологии.

С этим также пытаются бороться британские компании Bio-Bean и Celtic Renewables. Первая была основана в 2013 году и занимается переработкой отходов кофейной индустрии в биотопливо. Среди ее партнеров - крупная сеть кофеен Costa Coffee, чьи производственные отходы на территории Британии составляют примерно 3 тысячи тонн в год.

Celtic Renewables же занимается сбором и переработкой отходов от производства скотча, которым занимается сотня вискокурен в Шотландии. Чистый виски на выходе из дистиллятора составляет лишь 10% от общего объема сырья, остальное идет в отходы.

Celtic Renewables перерабатывает эти отходы в электричество, а также путем ABE-брожения (процесса ацетоно-бутилового разложения углеводов, открытого в начале XX века химиком Хаимом Вейцманом) синтезирует топливо для дизельных двигателей. В июле 2017 года компания впервые продемонстрировала автомобиль на своем "вискотопливе".

Возможно, уже скоро заправка автомобиля топливом, полученным из виски или кофе, перестанет казаться чем-то из ряда вон выходящим. Как и самолет на растительном масле.

В мае 2017 года авиакомпания Singapore Airlines отправила в рейс Сан-Франциско - Сингапур первый лайнер, заправленный керосином с добавкой топлива из отработанного растительного масла. Тогда компания объявила, что планирует запустить по этому маршруту еще 12 таких рейсов в течение трех последующих месяцев.

Ранее на подобное решилась китайская авиакомпания Hainan Airlines в марте 2015 года - ее самолет выполнил рейс из Шанхая в Пекин на топливе, частично синтезированном из отработанного растительного масла.

Биотопливо, сделанное из масла, при сгорании выделяет меньше вредных веществ, чем нефтепродукты. Кроме того, его использование позволит снизить потребность в добыче углеводородов.

Но у него есть и минусы: эксперты опасаются, что переход на растительное биотопливо повлечет вырубку лесов ради расширения плантаций пальм, из которых добывают масло.

Анастасия Зырянова

Похожие новости

  • 13/10/2017

    Технология сибирских ученых поможет отапливать дома при помощи холода

    ​Ученые из Института катализа СО РАН придумали, как из холода получить тепло, которое можно будет использовать для отопления в суровых климатических условиях. Для этого они предлагают в условиях низкой температуры поглощать пары метанола пористым материалом.
    1328
  • 08/02/2018

    Новосибирские ученые разработали метод утилизации иловых осадков

    ​В Институте катализа имени Г. К. Борескова СО РАН разработали и внедряют в практику метод утилизации иловых осадков коммунальных вод — отходов, переработка которых очень сложна. В перспективе этот метод позволит не только избавляться от токсичных отходов, но и получать из них тепловую энергию.
    344
  • 05/05/2018

    Новосибирские ученые создали установку для производства биоразлагаемых полимеров

    ​Ученые Института катализа Сибирского отделения РАН создали установку для опытного производства полимеров, которые полностью разлагаются бактериями, сообщил ТАСС старший научный сотрудник института Александр Потапов.
    235
  • 23/01/2018

    Сибирские радиофизики выяснили, от чего зависят свойства композитных материалов

    Радиофизики экспериментально доказали, что  конструкция и   технология изготовления  нанотрубок влияют на характеристики композитного материала. Ученые описали электрофизические свойства композитов, в которых можно получать заданные свойства, меняя состав.
    444
  • 23/10/2017

    Что нужно для развития химической отрасли

    ​Развитие химической отрасли немыслимо без инноваций, поэтому особое значение приобретает трансфер современных технологий. Еще лет пятнадцать назад в случае необходимости в том или ином продукте о подобной проблеме не задумывались, и нужная продукция просто импортировалась.
    438
  • 20/02/2017

    Новосибирские ученые предлагают недорогой способ утилизации отходов канализации

    ​Утилизировать отходы сточных вод с помощью катализаторов предложили новосибирские ученые. Обычно иловые осадки складируют на специальных полигонах или сжигают с применением песка. Это затратно и неэкологично.
    972
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    262
  • 14/05/2018

    Интервью с начальником управления научно-технического развития дирекции нефтепереработки «Газпром нефти» Андреем Клейменовым

    - Андрей Владимирович, расскажите о приоритетных направлениях НИОКР Газпром нефти. Что стоит на повестке дня в первую очередь?- Как известно, у нас есть утвержденные стратегические ориентиры до 2025 г.
    144
  • 20/12/2016

    В ИК СО РАН разработали способ каталитической утилизации осадков сточных вод

    ​В Институте катализа СО РАН впервые разработан метод каталитической утилизации иловых осадков коммунальных сточных вод – одного из наиболее требовательных и сложных в утилизации видов отходов – с одновременной выработкой энергии для местного теплоснабжения.
    1140
  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    1493