Вуглекислий газ можна викачати з повітря, переробити чи побудувати хмарочос, який робитиме це за людей. Через глобальне потепління та високий рівень забруднення повітря вчені вигадують незвичайні способи позбутися CO2.
З вуглекислого газу можна зробити паливо, вугілля та навіть поліуретан для виробництва одягу, упаковування або частин автомобіля. Але збільшувати кількість CO2 в атмосфері небезпечно — це погіршує ситуацію з глобальним потеплінням, кліматом та якістю повітря.
Як за допомогою однієї реакції зробити з CO2 поліуретан, паливо або вугілля
- Поліуретан:
Вчені з Кіотського університету придумали реакцію, при якій CO2 перетворюється на корисний органічний полімер. Дослідники використовували головний компонент — пористий координаційний полімер (ПКП), у його складі є іони металу та цинку. Вони захоплюють молекули CO2 з атмосфери та роблять це в 10 разів ефективніше за аналогічні ПКП. Також автори зазначили, що цей полімер можна використовувати навіть кілька разів: під час експерименту він був ефективним протягом 10 циклів.
За підсумками роботи залишається ПКП з молекулами CO2 – його можна переробити в органічний полімер, а далі в поліуретан і використовувати в багатьох сферах, наприклад, для створення одягу, упаковування та розробки частин автомобіля.
- Паливо:
Співробітники державної фізичної лабораторії в Хефеї, Китай, створили новий матеріал, за допомогою якого можна виготовити паливо з вуглекислого газу. За словами авторів, вони отримали мурашину кислоту. Її не можна використовувати у двигунах внутрішнього згоряння, але можна застосувати як носій водню. Газоподібний водень важко стиснути, зате у складі концентрату мурашиної кислоти його можна запасти в тисячу разів більше на одиницю об’єму місткості.
Дослідники застосували тверді електроліти та каталізатор з вісмуту. Вони використовували твердий електроліт, тому що в ньому немає домішок. Ключовим елементом перетворення виступив металевий вісмут. Автори пропустили CO2 через багатошарові ґрати з вісмуту і зробили з нього негативно заряджену молекулу — форміат. У результаті вийшов 30% концентрат мурашиної кислоти
Вугілля:
Вчені з Мельбурнського королівського технологічного університету (RMIT) придумали, як перетворити CO2 назад на вугілля при кімнатній температурі.
Дослідники використовували каталізатор з рідкого металу, який вони отримали зі сплаву галію, індію та олова з додаванням церію. Потім цей каталізатор з’єднали із сумішшю CO2 та рідкого електроліту. Після цього, під впливом електричного заряду каталізатор створював з двоокису вуглецю тверді вуглецеві пластівці. Вони з’являються на поверхні рідкого металу: їх легко прибрати з поверхні, а речовину використати повторно.
«Порохотяг» для викачування CO2 з атмосфери
Але щоб перетворити вуглекислий газ на корисні речовини, потрібно його спочатку зібрати. Цим займаються спеціальні установки з уловлювання CO2 з атмосфери. Одні розташовані біля підприємств, що працюють на викопному паливі, щоб зменшити збитки, а інші нейтралізують викиди, що раніше утворилися. Наприклад, останній тип установки запустили у вересні 2021 року в Ісландії. За інформацією творців підприємства, це найбільший завод з уловлювання CO2 з атмосфери. За рік установка під назвою Orca видалятиме шляхом геотермальної енергії по 4 тис. т CO2: газ закачають глибоко під землю, де приблизно через два роки він перетвориться на камінь.
У серпні 2021 року співробітники інституту Пауля Шеррера PSI та Швейцарської вищої технічної школи Цюріха опублікували роботу, де описали, як видаляти вуглекислий газ з атмосфери. Вони зробили висновок, що якщо правильно спланувати розташування установки та забезпечити її необхідною енергією, то CO2 можна вловлювати без шкоди для клімату.
При звичайному процесі виділення CO2 з атмосфери повітря спочатку проганяють через абсорбент за допомогою вентиляторів. Це пов’язує вуглекислий газ доти, доки вичерпається його здатність поглинати парниковий газ. Після цього на етапі десорбції вуглекислий газ знову вивільняється з абсорбенту. Весь цей процес відбувається при температурі до 900 °C, або при 100 °C.
Автори виділили досвід швейцарської компанії Climeworks: вона працює з низькотемпературним процесом. Вчені проаналізували п’ять підходів до видалення CO2 з атмосфери, а також вісім локацій для розміщення установки та з’ясували, що цей процес можна організувати з ефективністю 97%.
Працювати в офісі та очищати навколишнє середовище
Керівники компанії Skidmore, Owings & Merrill зі США придумали як побудувати хмарочос, який видалятиме CO2 з повітря. Вони запустили проєкт Urban Sequoias («Міські секвої») — це аналогія з хмарочосами, які, як і ці рослини, вищі за звичайні будинки.
Як розповіли представники компанії, один хмарочос поглинатиме до 1 000 т вуглецю на рік. З аналогічним обсягом справляються близько 48500 дерев. Такого результату можна досягти за допомогою одразу кількох установок для видалення вуглекислого газу: у хмарочосі використовують спеціальні будматеріали, які виготовлені з вуглецевих поглинаючих речовин, наприклад, конопляного бетону, деревини та біобетону. Ще в будинках вирощуватимуть водорості та інші рослини, а в самому центрі розмістять установку, яка безпосередньо поглинає вуглець.
Всі описані відкриття та роботи — це важливе доповнення до інших заходів щодо скорочення викидів та стабілізації клімату. Дослідження у цій сфері необхідні, оскільки вони допоможуть досягти мети з обмеження глобального потепління на 2°C, це завдання викладено у Паризькій угоді.
Натхнення: hightech.fm