Новый материал на основе меди может помочь химикам переработать нежелательный парниковый газ в желаемое зеленое топливо.
Как парниковый газ, углекислый газ — или CO 2 — помогает согревать атмосферу. Но слишком много этого газа в последнее время вызывает атмосферную лихорадку. Разве не было бы замечательно, если бы это загрязнение CO 2 можно было превратить в полезный продукт? Одна группа исследователей считает, что нашла способ сделать именно это. Они превращают CO 2 в этанол. Это химикат, повышающий октановое число, добавляемый в большинство запасов бензина в США.
Добавление этанола снижает расход энергии на галлон бензина. Но он предлагает хороший компромисс: теперь бензин горит более чисто. Таким образом, производство этанола из CO 2 будет лучше для окружающей среды.
Для этого исследователям сначала нужно было разбить CO 2 на его строительные блоки. Оказывается, это сложная задача. В таких условиях химики часто обращаются к катализатору. Такие материалы ускоряют химическую реакцию.
«Здесь группа разработала совершенно новый катализатор», — отмечает Ди-Цзя Лю. Химик из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, возглавлял группу, которая разработала этот катализатор. С его помощью напряжение, необходимое для начала новой реакции CO 2 -этанол, намного меньше, чем то, что необходимо для запуска аналогичных реакций, говорит Лю. И хотя химические реакции часто приводят к появлению множества нежелательных побочных продуктов, этот новый — нет. По его словам, более 90 процентов конечного продукта составляет этанол.
Роль меди
Новый катализатор использует слой углерода для поддержки атомов меди. Эти атомы меди рассредоточены. Когда электричество проходит через катализатор, группы удаленных атомов меди объединяются, образуя кластеры из 3 или 4 атомов. Лю говорит, что, направляя на них мощные рентгеновские лучи, его команда может «отслеживать химическую реакцию, как она происходит».
Эти кластеры активируют катализатор, помогая CO 2 реагировать с водой. CO 2 теперь расщепляется на атомы углерода и кислорода. А вода расщепляется на атомы водорода и кислорода. Все эти освобожденные атомы теперь перегруппировываются, образуя этанол (C 2 H 6 O).
Пол Кенис — инженер-химик в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. Он говорит, что в новой статье описывается «очень интересный инновационный катализатор».
Анна Клинкова также описывает новый катализатор как «очень крутой». Тем не менее, этот химик из Университета Ватерлоо в Канаде остается немного скептичным. По ее словам, необходимо более внимательно изучить реакцию. «Это может быть более сложным, чем то, что представлено».
Исследователи продолжают экспериментировать с новым процессом. Они также надеются сделать из двуокиси углерода другие полезные материалы. Вот почему новое исследование не является последним шагом, говорит Лю. «По правде говоря, это только начало этого долгого исследовательского пути».
