Американские инженеры предложили получать топливо из углекислого газа

Группа инженеров из MIT под руководством Сяо-Ю Ву (Xiao-Yu ), Рональда Крейна (Ronald C. Crane) и Ахмеда Гониема (Ahmed Ghoniem) разработала мембранную методику переработки углекислого газа в моноксид углерода, который можно использовать как топливо и сырье для химической промышленности.

Мембрана со структурой перовскита, в состав которой входят лантан, кальций и оксид железа, не пропускает моноксид углерода и другие газы — только кислород. Пропуская через такую мембрану продукты реакции термического разложения углекислого газа, можно получать кислород и газовую смесь с высокой концентрацией CO. Эту смесь можно использовать как топливо саму по себе или в смеси с водородом; возможно также использование в химической промышленности для получения метана, метанола и других видов топлива. В лаборатории ученые уже опробовали некоторые из перечисленных подходов.

В экспериментальной установке ученые создавали технический вакуум по одну сторону мембраны и нагревали углекислый газ, подаваемый в камеру по другую сторону, до 990 градусов Цельсия. Такой процесс позволял быстро выделять кислород, но требовал больших затрат энергии, поэтому впоследствии от него отказались и заменили вакуум легко окисляющимися газами — водородом и метаном, которые, смешиваясь с кислородом, дают жидкие продукты. В установке, пригодной для промышленного использования, будут совмещаться оба приема — пониженное давление и подача водорода/метана, считают авторы исследования.

Даже без использования вакуума описанный процесс получения CO из CO2 остается энергозатратным, но авторы разработки предлагают сделать этот его недостаток незначительным, устанавливая мембраны непосредственно на установках, в которых в больших количествах сжигается углеводородное топливо; тогда энергия, необходимая для реакции, будет поступать непосредственно от реактора. Гонием описывает возможность применения мембраны на электростанциях, которые работают на природном газе. Основной продукт его сжигания — углекислый газ, поэтому ученые предлагают делить природный газ на два потока. Газ первого потока сжигать для получения электроэнергии и направлять образовавшийся CO2 в камеру для разложения на CO и O2, а газ второго потока использовать для связывания кислорода. Такой метод может снизить выбросы углекислого газа в атмосферу.

Однако, чтобы воплотить этот замысел, ученым предстоит доработать мембрану. Сейчас Ву и его коллеги ищут альтернативные варианты структуры мембраны, которые позволят увеличить проницаемость для кислорода без потери селективности, и работают над масштабированием материала для промышленных нужд.

Разработка описана в статье, опубликованной в журнале ChemSusChem, кратко о ней рассказывает сайт MIT.