Gospodarstwa co roku borykają się z problemem utylizacji obornika. Marnowane są znaczne środki, które są potrzebne do zorganizowania jego usunięcia i pochówku. Ale istnieje sposób, który pozwala nie tylko zaoszczędzić pieniądze, ale także sprawić, by ten naturalny produkt służył ci z korzyścią.
Rozsądni właściciele od dawna stosują w praktyce ekotechnologię, która umożliwia pozyskiwanie biogazu z obornika i wykorzystanie uzyskanego wyniku jako paliwa.
Dlatego w naszym materiale porozmawiamy o technologii wytwarzania biogazu, opowiemy też o tym, jak zbudować bioelektrownię.
Określenie wymaganej objętości
Objętość reaktora określa się na podstawie dziennej ilości obornika produkowanego w gospodarstwie. Niezbędne jest również uwzględnienie rodzaju surowców, temperatury i czasu fermentacji. Aby instalacja działała w pełni, zbiornik jest napełniony do 85-90% objętości, co najmniej 10% musi pozostać wolne, aby gaz mógł się ulatniać.
Proces rozkładu materii organicznej w instalacji mezofilnej w średniej temperaturze 35 stopni trwa od 12 dni, po czym sfermentowane pozostałości są usuwane, a reaktor napełniany jest nową porcją substratu. Ponieważ odpady są rozcieńczane wodą do 90% przed wysłaniem do reaktora, przy określaniu dziennego obciążenia należy również wziąć pod uwagę ilość cieczy.
Na podstawie podanych wskaźników objętość reaktora będzie równa dziennej ilości przygotowanego substratu (obornik z wodą) pomnożonej przez 12 (czas rozkładu biomasy) i powiększonej o 10% (wolna objętość zbiornika).
Budowa obiektu podziemnego
Porozmawiajmy teraz o najprostszej instalacji, która pozwala uzyskać najniższy koszt. Rozważ budowę systemu podziemnego. Aby to zrobić, musisz wykopać dziurę, jej podstawę i ściany wylewa się zbrojonym keramzytem.
Z przeciwległych stron komory widoczne są otwory wlotowe i wylotowe, w których montuje się skośne rury doprowadzające substrat i wypompowujące masę odpadową.
Rura wylotowa o średnicy ok. 7 cm powinna znajdować się prawie na samym dnie bunkra, jej drugi koniec osadzony jest w prostokątnym zbiorniku wyrównawczym, do którego będą wypompowywane ścieki. Rurociąg doprowadzający podłoże znajduje się około 50 cm od dna i ma średnicę 25-35 cm. Górna część rury wchodzą do przedziału do odbioru surowców.
Reaktor musi być całkowicie uszczelniony. Aby wykluczyć możliwość wnikania powietrza, pojemnik należy pokryć warstwą hydroizolacji bitumicznej.
Górna część bunkra to zbiornik gazu o kształcie kopuły lub stożka. Wykonany jest z blachy lub blachy dachowej. Istnieje również możliwość wykończenia konstrukcji murem, który jest następnie tapicerowany siatką stalową i tynkowany. Na górze zbiornika gazu należy wykonać szczelny właz, usunąć rurę gazową przechodzącą przez uszczelnienie wodne i zainstalować zawór, aby zmniejszyć ciśnienie gazu.
W celu wymieszania podłoża agregat można wyposażyć w system odwadniający działający na zasadzie bąbelkowania. W tym celu należy pionowo zamocować rury z tworzywa sztucznego wewnątrz konstrukcji tak, aby ich górna krawędź znajdowała się nad warstwą podłoża. Zrób w nich dużo dziur. Gaz pod ciśnieniem opadnie, a podnosząc się, pęcherzyki gazu będą mieszać biomasę w zbiorniku.
Jeśli nie chcesz budować betonowego bunkra, możesz kupić gotowy kontener PVC. W celu zachowania ciepła należy go pokryć warstwą izolacji termicznej - styropianem. Dno wykopu jest wypełnione żelbetem warstwą 10 cm, zbiorniki z polichlorku winylu można stosować, jeśli objętość reaktora nie przekracza 3 m3.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Jak zrobić najwięcej najprostsza instalacja ze zwykłej beczki dowiesz się, czy obejrzysz wideo:
Najprostszy reaktor można wykonać w kilka dni własnymi rękami, korzystając z dostępnych narzędzi. Jeśli farma jest duża, najlepiej kupić gotową instalację lub skontaktować się ze specjalistami.
Z biegiem czasu „zielone” technologie stają się coraz bardziej popularne. Na początku tego tygodnia LanzaTech zapowiedział produkcję około 15 000 litrów paliwa lotniczego. Na świecie każdego dnia produkuje się dużo więcej paliwa, ale to jest szczególne, zostało uzyskane z emisji gazowych przemysłowych chińskich przedsiębiorstw. Paliwo przekazano Virgin Atlantic, firmie Richarda Bransona, a napełniony tym paliwem samolot wykonał już udany lot.
W tym tygodniu szwajcarska firma Climeworks, która wykorzystuje atmosferyczny dwutlenek węgla, ogłosiła utworzenie we Włoszech zakładu, który będzie zużywał CO2 z atmosfery i wytwarzał wodór. Ten ostatni będzie wykorzystywany w cyklu produkcji metanu.
Zakład został już zbudowany, powstał w lipcu, jego uruchomienie (na razie w trybie testowym) miało miejsce w zeszłym tygodniu. Widać, że tego typu przedsięwzięcie nie jest tanią przyjemnością, a startupowi nie byłoby łatwo znaleźć środki na realizację takiego projektu. Unia Europejska znalazła pieniądze i sfinansowała projekt.
To już trzeci zakład firmy zajmujący się przetwarzaniem dwutlenku węgla. Pierwsze przedsięwzięcie nie było duże, chodziło raczej o stworzenie małej instalacji wychwytującej CO2 z atmosfery i uwalniającej go do szklarni, gdzie rośliny rozwijały się szybciej w wyniku zwiększonego stężenia dwutlenku węgla. Drugi zakład powstaje na Islandii, gdzie przekształca CO2 ze stanu gazowego w związany. Gaz jest dosłownie „wtłaczany” do litosfery regionów aktywnych wulkanicznie (w rzeczywistości cała Islandia jest takim regionem), gdzie wiąże się chemicznie z bazaltem.
Druga opcja wykorzystania dwutlenku węgla jest dość trudna do zrealizowania technicznie, więc realizacja projektu była nieco problematyczna. Mimo to kierownictwo firmy stwierdziło, że instalacje od dawna działają bezawaryjnie, „ani jednej przerwy” nie zauważono wystarczająco długo. Należy zauważyć, że konstrukcja drugiego zakładu jest modułowa, można ją rozbudować, zwiększając tym samym produktywność zakładu.
Jeśli chodzi o trzecią opcję przedsiębiorstwa przemysłowego, nie będzie on działał przez całą dobę, a tylko 8 godzin dziennie. Jej zadaniem jest zademonstrowanie możliwości produkcji paliwa „z powietrza”. Oczywiste jest, że paliwo podczas spalania uwalnia produkty reakcji, w tym dwutlenek węgla. Ale zakład będzie wychwytywał CO2 raz za razem, w ten sposób realizowany będzie „cykl dwutlenku węgla stworzony przez człowieka”. Jeśli produkcja zostanie zwiększona, wzrośnie również zużycie CO2 i produkcja paliwa lotniczego.
Do tej pory w instalacji zakładu znajdują się trzy kolektory powietrzne, które zdaniem kierowników projektu są bardzo energooszczędne - bardziej niż poprzednie wersje. W ciągu roku zakład przy obecnym nakładzie pracy może zebrać około 150 ton dwutlenku węgla. Instalacja zakładu pozwala na produkcję około 240 metrów sześciennych wodoru na godzinę przy wykorzystaniu energii generowanej przez panele słoneczne.
Paliwo lotnicze z dwutlenku węgla
Ponadto wodór wiąże się z CO2 (jest również izolowany z powietrza atmosferycznego) za pomocą katalizatorów. Reaktor wykonujący tę operację został opracowany przez francuską firmę Atmostat. Metan jest oczyszczany i wykorzystywany na potrzeby przemysłu. Jest następnie przekształcany w ciecz pod ciśnieniem i wykorzystywany do celów przemysłowych.
Pomimo tego, że zakład już działa, nie jest ekonomicznie efektywny. Niestety droga do rentowności jest bardzo długa. Jak wspomniano powyżej, produkcja jest w stanie „usunąć” tylko około 150 ton dwutlenku węgla rocznie. A roczna wielkość emisji tej substancji do atmosfery wynosi 30-40 gigaton, a liczba ta rośnie z każdym dniem.
Tak czy inaczej, produkcja nadal działa, a inwestorzy są wyraźnie zainteresowani tą technologią - firma niedawno zamknęła kolejną rundę, otrzymując około 30,8 mln USD.
Climeworks to firma, która zajmuje się podobnymi projektami, liczba takich startupów sukcesywnie rośnie, co daje nadzieję, że ostatecznie firmy będą nadal osiągać znacznie wyższe wielkości zużycia dwutlenku węgla.
Kwas mrówkowy, którego formuła to HCOOH, jest najprostszym kwasem monokarboksylowym. Jak wynika z nazwy, charakterystyczne wydzieliny czerwonych mrówek stały się źródłem jej odkrycia. Omawiany kwas jest częścią trującej substancji wydzielanej przez mrówki żądlące. Zawiera również płonący płyn, który tworzą kłujące gąsienice jedwabnika.
Po raz pierwszy podczas eksperymentów słynnego angielskiego naukowca Johna Raya uzyskano roztwór kwasu mrówkowego. Pod koniec XVII wieku zmieszał w naczyniu wodę i czerwone mrówki leśne. Następnie naczynie ogrzewano do wrzenia i przepuszczano przez nie strumień gorącej pary. Wynikiem eksperymentu było otrzymanie roztworu wodnego, którego cechą wyróżniającą była silnie kwaśna reakcja.
W połowie XVIII wieku Andreasowi Sigismundowi Marggrafowi udało się uzyskać czysty kwas mrówkowy. Kwas bezwodny, który został otrzymany przez niemieckiego chemika Justusa Liebiga, uważany jest za najprostszy i jednocześnie najsilniejszy kwas karboksylowy. Według współczesnej nomenklatury nazywany jest kwasem metanowym i jest niezwykle niebezpiecznym związkiem.
Do tej pory otrzymywanie prezentowanego kwasu odbywa się na kilka sposobów, obejmujących szereg następujących po sobie etapów. Udowodniono jednak, że wodór i dwutlenek węgla można przekształcić w kwas mrówkowy i wróć do pierwotnego stanu. Rozwój tej teorii został przeprowadzony przez niemieckich naukowców. Istotnym tematem było zminimalizowanie uwalniania dwutlenku węgla do powietrza atmosferycznego. Wynik ten można osiągnąć poprzez jego aktywne wykorzystanie jako głównego źródła węgla do syntezy substancji organicznych.
Opracowana przez niemieckich specjalistów innowacyjna technika polega na zastosowaniu uwodornienia katalitycznego z wytworzeniem kwasu mrówkowego. Zgodnie z nim dwutlenek węgla staje się zarówno materiałem bazowym, jak i rozpuszczalnikiem do oddzielania produktu końcowego, ponieważ reakcja przebiega w nadkrytycznym CO2. Dzięki takiemu zintegrowanemu podejściu jednoetapowa produkcja kwasu metanowego staje się rzeczywistością.
Proces uwodornienia dwutlenku węgla z wytworzeniem kwasu metanowego jest obecnie jednym z obiektów aktywnych badań. Głównym celem, do którego dążą naukowcy, jest uzyskanie związki chemiczne odpady powstałe ze spalania paliw kopalnych. Oprócz szerokiej dystrybucji kwasu mrówkowego w różnych gałęziach przemysłu, należy zwrócić uwagę na jego udział w magazynowaniu wodoru. Niewykluczone, że rolę paliwa dla pojazdów wyposażonych w panele słoneczne będzie pełnić ten kwas, z którego w reakcjach katalitycznych można wyekstrahować wodór.
Powstawanie kwasu metanowego z dwutlenku węgla na drodze katalizy homogenicznej było przedmiotem badań specjalistów od lat 70. XX wieku. Główną trudnością jest przesunięcie równowagi w kierunku materiałów wyjściowych, które obserwuje się na etapie reakcji równowagi. Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest usunięcie kwasu mrówkowego ze składu mieszaniny reakcyjnej. Ale dalej ten moment można to osiągnąć jedynie poprzez przekształcenie kwasu metanowego w sól lub inny związek. Dlatego możliwe jest otrzymanie czystego kwasu tylko w obecności dodatkowego etapu, który polega na zniszczeniu tej substancji, co nie pozwala na osiągnięcie organizacji nieprzerwanego procesu tworzenia kwasu mrówkowego.
Jednak coraz bardziej popularna staje się unikalna koncepcja, którą opracowują naukowcy z grupy Waltera Leitnera. Sugerują, że integracja etapów uwodorniania dwutlenku węgla i izolowania produktu z ich realizacją w ramach tej samej aparatury pozwala na nieprzerwany proces otrzymywania czystego kwasu metanowego. Jak naukowcom udało się osiągnąć maksymalną wydajność? Powodem tego było zastosowanie układu dwufazowego, w którym fazę ruchomą reprezentuje nadkrytyczny dwutlenek węgla, a fazę stacjonarną reprezentuje ciecz jonowa, ciekła sól. Należy zauważyć, że ciecz jonową zastosowano do rozpuszczenia zarówno katalizatora, jak i zasady w celu stabilizacji kwasu. Przepływ dwutlenku węgla w warunkach, w których ciśnienie i temperatura przekraczają wartości krytyczne, przyczynia się do usunięcia kwasu metanowego ze składu mieszaniny reakcyjnej. Ważne jest, aby obecność dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym nie prowadziła do rozpuszczenia cieczy jonowych, katalizatora, zasady, zapewniając maksymalną czystość powstałej substancji.
W przemyśle głównymi metodami produkcji dwutlenku węgla CO2 jest jego produkcja jako produkt uboczny reakcji przemiany metanu CH4 w wodór H2, spalania (utleniania) węglowodorów, reakcji rozkładu wapienia CaCO3 na wapno CaO oraz woda H20.
CO2 jako produkt uboczny reformingu parowego CH4 i innych węglowodorów do wodoru H2
Wodór H2 jest potrzebny przemysłowi przede wszystkim do produkcji amoniaku NH3 (proces Habera, katalityczna reakcja wodoru i azotu); amoniak jest potrzebny do produkcji nawozów mineralnych i kwas azotowy. Wodór można wytwarzać na wiele sposobów, w tym przez ukochaną przez ekologów elektrolizę wody – niestety nie dany czas wszystkie metody produkcji wodoru, z wyjątkiem reformingu węglowodorów, są absolutnie nieuzasadnione ekonomicznie w skali wielkoskalowej produkcji – chyba że w produkcji występuje nadmiar „darmowej” energii elektrycznej. Dlatego główną metodą produkcji wodoru, podczas której uwalniany jest również dwutlenek węgla, jest reforming parowy metanu: w temperaturze około 700…1100°C i ciśnieniu 3…25 barów, w obecności katalizator, para wodna H2O reaguje z metanem CH4 z wydzieleniem gazu syntezowego (proces jest endotermiczny, czyli przebiega z absorpcją ciepła):
CH4 + H2O (+ ciepło) → CO + 3H2
Propan można reformować parą w ten sam sposób:
C3H8 + 3H2O (+ ciepło) → 2CO + 7H2
Jak również etanol (alkohol etylowy):
C2H5OH + H2O (+ ciepło) → 2CO + 4H2
Nawet benzynę można reformować parą. W benzynie znajduje się ponad 100 różnych związków chemicznych, reakcje reformingu parowego izooktanu i toluenu przedstawiono poniżej:
C8H18 + 8H2O (+ ciepło) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ ciepło) → 7CO + 11H2
Tak więc w procesie reformingu parowego jednego lub drugiego paliwa węglowodorowego otrzymano wodór i tlenek węgla CO (tlenek węgla). W kolejnym etapie procesu produkcji wodoru, tlenek węgla w obecności katalizatora ulega reakcji przeniesienia atomu tlenu O z wody do gazu = CO jest utleniany do CO2 i uwalniany jest wodór H2 w postaci wolnej. Reakcja jest egzotermiczna, uwalnia około 40,4 kJ/mol ciepła:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ ciepło)
W środowiskach przemysłowych dwutlenek węgla CO2 uwalniany podczas reformingu parowego węglowodorów jest łatwy do izolowania i gromadzenia. Jednak CO2 w tym przypadku jest niepożądanym produktem ubocznym, po prostu uwalniając go swobodnie do atmosfery, chociaż obecnie dominujący sposób pozbycia się CO2 jest niepożądany z punktu widzenia ochrony środowiska, a niektóre przedsiębiorstwa stosują bardziej „zaawansowane” metody , takich jak na przykład wpompowywanie CO2 do zmniejszających się debetowych pól naftowych lub wpompowywanie go do oceanu.
Pozyskiwanie CO2 z całkowitego spalania paliw węglowodorowych
Podczas spalania węglowodorów, takich jak metan, propan, benzyna, nafta, olej napędowy itp., czyli utleniania dostateczną ilością tlenu, tworzy się dwutlenek węgla i zwykle woda. Na przykład reakcja spalania metanu CH4 wygląda tak:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
CO2 jako produkt uboczny produkcji H2 w wyniku częściowego utleniania paliwa
Około 95% wodoru produkowanego przemysłowo na świecie powstaje w opisanym powyżej procesie reformingu parowego paliw węglowodorowych, głównie metanu CH4 zawartego w gazie ziemnym. Oprócz reformingu parowego wodór można uzyskać z paliwa węglowodorowego z dość wysoką wydajnością metodą częściowego utleniania, gdy metan i inne węglowodory reagują z ilością tlenu niewystarczającą do całkowitego spalenia paliwa (przypomnijmy, że w procesie całkowitego ze spalania paliwa, krótko opisanego powyżej, otrzymuje się dwutlenek węgla, gaz CO2 i wodę H20). Gdy dostarcza się mniej niż stechiometryczną ilość tlenu, produktami reakcji są głównie wodór H2 i tlenek węgla, znany również jako tlenek węgla CO; w niewielkich ilościach otrzymuje się dwutlenek węgla CO2 i kilka innych substancji. Ponieważ w praktyce proces ten zwykle prowadzi się nie z oczyszczonym tlenem, ale z powietrzem, na wlocie i wylocie procesu znajduje się azot, który nie bierze udziału w reakcji.
Częściowe utlenianie jest procesem egzotermicznym, to znaczy w wyniku reakcji uwalniane jest ciepło. Częściowe utlenianie jest na ogół znacznie szybsze niż reforming parowy i wymaga mniejszego reaktora. Jak widać w poniższych reakcjach, początkowo częściowe utlenianie wytwarza mniej wodoru na jednostkę paliwa niż reforming parowy.
Reakcja częściowego utleniania metanu CH4:
CH 4 + ½ O 2 → CO + H 2 (+ ciepło)
Propan C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ ciepło)
Alkohol etylowy C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½ O 2 → 2CO + 3H 2 (+ ciepło)
Częściowe utlenianie benzyny na przykładzie izooktanu i toluenu z ponad stu związków chemicznych obecnych w benzynie:
C8H18 + 4O2 → 8CO + 9H2 (+ ciepło)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ ciepło)
Aby przekształcić CO w dwutlenek węgla i wytworzyć dodatkowy wodór, wykorzystuje się wspomnianą już w opisie procesu reformingu parowego reakcję konwersji woda → gaz tlen:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ mała ilość ciepła)
CO2 w fermentacji cukru
W produkcji napojów alkoholowych i wyrobów piekarniczych z ciasta drożdżowego wykorzystuje się proces fermentacji cukrów – glukozy, fruktozy, sacharozy itp., z wytworzeniem alkoholu etylowego C2H5OH i dwutlenku węgla CO2. Na przykład reakcja fermentacji glukozy C6H12O6 to:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
A fermentacja fruktozy C12H22O11 wygląda tak:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2
Urządzenia do produkcji CO2 firmy Wittemann
W produkcji napojów alkoholowych powstały alkohol jest pożądanym, a nawet niezbędnym produktem reakcji fermentacji. Dwutlenek węgla jest czasami uwalniany do atmosfery, a czasami pozostawiany w napoju, aby go nasycić. W pieczeniu chleba jest odwrotnie: CO2 jest potrzebny do tworzenia bąbelków, które powodują wyrastanie ciasta, a alkohol etylowy jest prawie całkowicie odparowywany podczas pieczenia.
Wiele przedsiębiorstw, przede wszystkim gorzelni, dla których CO 2 jest całkowicie zbędnym produktem ubocznym, uruchomiło jego odbiór i sprzedaż. Gaz ze zbiorników fermentacyjnych jest podawany przez pułapki alkoholowe do instalacji dwutlenku węgla, gdzie CO2 jest oczyszczany, skraplany i butelkowany. W rzeczywistości to destylarnie są głównymi dostawcami dwutlenku węgla w wielu regionach – a dla wielu z nich sprzedaż dwutlenku węgla bynajmniej nie jest ostatnim źródłem dochodu.
Istnieje cała branża produkcji urządzeń do uwalniania czystego dwutlenku węgla w browarach i gorzelniach (Huppmann / GEA Brewery, Wittemann itp.), a także jego bezpośrednia produkcja z paliw węglowodorowych. Dostawcy gazu, tacy jak Air Products i Air Liquide, instalują również stacje odzyskiwania i oczyszczania CO 2, skraplania i butlowania.
CO2 w produkcji wapna palonego CaO z CaCO3
W procesie produkcji szeroko stosowanego wapna palonego CaO jako produkt uboczny reakcji występuje również dwutlenek węgla. Reakcja rozkładu wapienia CaCO3 jest endotermiczna, wymaga temperatury rzędu +850°C i wygląda następująco:
CaCO3 → CaO + CO2
Jeśli wapień (lub węglan innego metalu) reaguje z kwasem, wówczas jako jeden z produktów reakcji uwalniany jest dwutlenek węgla H2CO3. Na przykład kwas solny HCl reaguje z wapieniem (węglanem wapnia) CaCO3 w następujący sposób:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3
Kwas węglowy jest bardzo niestabilny iw warunkach atmosferycznych szybko rozkłada się na CO2 i wodę H2O.
Chemicy opracowali fotokatalizator na bazie tlenku miedzi i tlenku cynku, który umożliwia przekształcenie dwutlenku węgla w metan pod wpływem światło słoneczne, a zastosowanie takiego katalizatora umożliwiło całkowite uniknięcie powstawania produktów ubocznych. Badania opublikowane w Komunikacja przyrodnicza.
Wzrost dwutlenku węgla w atmosferze nazywany jest jednym z Możliwe przyczyny globalne ocieplenie. Aby w jakiś sposób obniżyć poziom dwutlenku węgla, naukowcy proponują wykorzystanie go jako źródła chemicznego w konwersji na inne substancje zawierające węgiel. Na przykład ostatnio nastąpiła redukcja atmosferycznego dwutlenku węgla do metanolu. Podjęto wiele prób rozwoju skuteczne sposoby konwersja dwutlenku węgla do paliw węglowodorowych. Zazwyczaj stosuje się do tego katalizatory na bazie tlenku tytanu (IV), jednak ich zastosowanie prowadzi do powstania dużej liczby produktów ubocznych - w szczególności wodoru.
W swojej nowej pracy chemicy z Korei zaproponowali nową konfigurację fotokatalizatora, składającą się z tlenku cynku i tlenku miedzi (I), która umożliwia z dużą wydajnością redukcję atmosferycznego dwutlenku węgla do metanu. W celu uzyskania katalizatora chemicy zastosowali dwustopniową syntezę z acetyloacetonianów miedzi i cynku. W rezultacie możliwe było otrzymanie sferycznych nanocząstek tlenku cynku pokrytych małymi sześciennymi nanokryształami tlenku miedzi(I).
Schemat syntezy nanocząstek katalizatora
K.L. Bae i in./Nature Communications, 2017
Okazało się, że takie nanocząstki są fotokatalizatorami konwersji dwutlenku węgla do metanu. Reakcja zachodzi w temperaturze pokojowej po naświetleniu światłem widzialnym i ultrafioletowym w środowisku wodnym. Oznacza to, że obejmuje dwutlenek węgla, wcześniej rozpuszczony w wodzie. Aktywność katalizatora wynosiła 1080 mikromoli na godzinę na gram katalizatora. Stężenie metanu w powstałej mieszaninie gazów przekroczyło 99%. Przyczyną tak wysokiej sprawności katalizatora, jak twierdzą autorzy pracy, jest stosunek energii przerwy energetycznej w tlenkach miedzi i cynku, co prowadzi do efektywniejszego przenoszenia ładunku między składnikami.
Zmiana stężenia substancji podczas konwersji dwutlenku węgla do metanu przy użyciu proponowanego katalizatora
K.L. Bae i in./Nature Communications, 2017
Ponadto naukowcy porównali właściwości proponowanego katalizatora z najwydajniejszym katalizatorem, który był wcześniej używany do konwersji dwutlenku węgla. Okazało się, że katalizator o tej samej wadze w tym samym czasie pozwala uzyskać około 15 razy mniej metanu niż nowy. Ponadto zawartość wodoru w powstałej mieszaninie jest około 4 razy większa niż zawartość metanu.
Zdaniem naukowców proponowany przez nich katalizator może służyć nie tylko do efektywnej konwersji dwutlenku węgla do metanu, ale jest także źródłem informacji o mechanizmach takich reakcji z udziałem fotokatalizatorów.
W celu zmniejszenia ilości dwutlenku węgla w atmosferze stosuje się inne metody. Na przykład ostatnio w jednej z elektrowni na Islandii moduł wychwytujący atmosferyczny dwutlenek węgla.
Aleksander Dubow
- W kontakcie z 0
- Google Plus 0
- ok 0
- Facebook 0
