Плазма помогает превращать угарный газ в полезные органические кислоты

Исследователи из лаборатории Элайджи Тимсена в McKelvey School of Engineering показали, что угарный газ является более перспективным источником для производства органических кислот, чем диоксид углерода. Автор: Альсина Джонсон Судагар

Превращение диоксида углерода из выбросов парниковых газов в ценные органические продукты — это один из шагов к смягчению вредного воздействия выбросов на окружающую среду. Команда исследователей из McKelvey School of Engineering в Университете Вашингтона в Сент-Луисе показала, что угарный газ (CO) является более перспективным исходным источником для производства органических кислот, чем диоксид углерода (CO₂).

В исследовании, опубликованном 5 августа 2025 года в журнале Green Chemistry, Элайджа Тимсен, доцент кафедры энергетики, экологии и химической инженерии, и Альсина Джонсон Судагар, научный сотрудник его лаборатории, изучили преобразование угарного газа в две промышленно важные органические кислоты — щавелевую и муравьиную — с использованием низкотемпературной плазмы атмосферного давления в водных растворах.

Их работа демонстрирует значительное увеличение выхода щавелевой и муравьиной кислот из угарного газа по сравнению с диоксидом углерода. Это делает двухэтапный процесс преобразования — сначала из CO₂ в CO, а затем в органические кислоты — весьма привлекательным.

«Плазменно-жидкостная система улучшает условия реакции, позволяя избежать высоких давлений и температур, и предоставляет более экологически чистый метод, устраняя необходимость в катализаторах или химических активаторах», — пояснила Судагар. «Наши выводы помогают продвигать эффективные и экономичные пути фиксации диоксида углерода и устойчивого производства органических кислот».

«Плазменно-жидкостная система улучшает условия реакции, позволяя избежать высоких давлений и температур, и предоставляет более экологически чистый метод»

Команда обнаружила, что когда угарный газ вступает в реакцию в плазме внутри водного раствора, происходит реакция конверсии водяного газа, в результате которой образуются растворенный CO₂ и газообразный водород. Органические кислоты служат промежуточными продуктами в этой реакции.

«Термодинамические расчеты показали, что синтез органических кислот из угарного газа является экзотермическим и эндергоническим процессом, в то время как их разложение — эндотермическим и экзергоническим, — отметила Судагар. — Следовательно, для максимизации выхода этих органических кислот было важно понизить температуру реакции. Кроме того, производство промежуточных органических кислот значительно усиливалось в щелочных условиях, что указывает на pH-зависимый механизм реакции».

Больше информации: Alcina Johnson Sudagar et al, Non-thermal atmospheric pressure plasma–liquid synthesis of organic acids in aqueous solution from carbon monoxide, Green Chemistry (2025). DOI: 10.1039/d5gc02035b

Источник: Washington University in St. Louis