Учёные разработали метод превращения CO₂ в топливо и химикаты

Графическая иллюстрация. Автор: Chem Catalysis (2024). DOI: 10.1016/j.checat.2024.101183

Исследователи из Техасского университета A&M разработали более эффективный метод преобразования углекислого газа (CO₂) в полезное топливо и химикаты, что может способствовать экологической устойчивости и развитию локальной экономики.

Под руководством доктора Маниша Шетти, доцента кафедры химического инжиниринга, исследование, опубликованное в журнале Chem Catalysis, изучает взаимодействие определённых металлов с материалом SAPO-34.

«Эта работа посвящена пониманию того, как контролировать то, что мы производим из CO₂», — пояснил Шетти. «Если мы хотим создавать топливо и химикаты из CO₂, мы можем. Но нам нужно знать, как правильно смешивать ингредиенты».

Циклическая экономика

Вместо того чтобы фокусироваться исключительно на сокращении выбросов, работа Шетти подчёркивает идею циклической экономики, где углерод используется повторно.

«Мы рассматриваем CO₂ не просто как парниковый газ, — сказал он. — Мы спрашиваем: можем ли мы создать циклическую экономику, где углерод повторно используется, а не выбрасывается?»

Исследование имеет значение не только для экологии. Возможность выборочного производства топлива или химикатов может помочь промышленности снизить затраты, повысить эффективность и адаптироваться к рыночным изменениям.

Оптимальный подход

Традиционно считалось, что чем ближе компоненты катализатора, тем эффективнее реакция. Однако исследование команды опровергает это.

«Исторически считалось, что чем ближе два компонента, тем лучше реакция, — объяснил Шетти. — Но мы обнаружили, что это не всегда так. Иногда слишком близкое расположение позволяет металлу вмешиваться и ухудшать производительность».

Процесс включает два этапа: сначала CO₂ и водород превращаются в метанол с использованием оксидов металлов, затем метанол преобразуется в углеводороды с помощью SAPO-34. Однако при слишком близком расположении компонентов металлы могут мигрировать и изменять ход реакции.

Результаты

Исследователи выяснили, что ионы индия подавляют желаемые химические пути, приводя к образованию метана. Цинк, напротив, способствует образованию парафинов, более подходящих для топлива, а хром почти не влияет на реакцию.

«Это исследование направлено на интенсификацию процессов — повышение экономичности, использование меньших реакторов, сокращение затрат, — сказал Шетти. — Но также оно даёт нам контроль над тем, что и как мы производим».

Учёные продолжают совершенствовать метод, стремясь превратить научное открытие в практическое решение.

«Это всего лишь один шаг в большом пути, — заключил Шетти. — Но шаг, который приближает нас к более устойчивому и экономически стабильному будущему».

Дополнительная информация: Fatima Mahnaz et al, Metal cation exchange with zeolitic acid sites modulates hydrocarbon pool propagation during CO₂ hydrogenation, Chem Catalysis (2024). DOI: 10.1016/j.checat.2024.101183

Источник: Texas A&M University