Вчені створили новий спосіб перетворення CO2 на метанол

Американські вчені розробили новий хімічний процес, який дозволяє перетворювати вуглекислий газ на метанол значно ефективніше за існуючі методи. Дослідження, профінансоване Національним науковим фондом США, показало, що новий підхід генерує метанол з діоксиду вуглецю майже на 66 відсотків ефективніше порівняно з найкращим альтернативним способом.

Метанол є різновидом спирту, який має важливе значення для виробництва багатьох повсякденних продуктів і розглядається як потенційне джерело палива. Новий процес використовує подвійну комбінацію сполук на основі нікелю та кобальту як каталізатор на нанотрубках, де кілька хімічних реакцій та електрика перетворюють вуглекислий газ на метанол.

Ключовою перевагою нового методу є те, що більша частина діоксиду вуглецю перетворюється на метанол при порівняно меншому споживанні електроенергії, що робить весь процес значно ефективнішим. Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Nanotechnology командою вчених з Єльського університету, Університету штату Орегон та Університету штату Огайо.

«Метанол є гнучкою хімічною сировиною, яка використовується для сотень звичайних продуктів, включаючи пластмаси, хімікати та розчинники», — каже Елвін Чанг, докторант Університету штату Орегон та співавтор дослідження. Покращення виробництва метанолу може зробити цей процес швидшим, дешевшим та з меншою кількістю відходів.

Метанол досліджується як недороге паливо для виробництва електроенергії, живлення кораблів, доповнення бензину для автомобілів та інших цілей. Окрім використання діоксиду вуглецю з атмосфери, процес може забезпечити виробництво метанолу з великої кількості сільськогосподарських та муніципальних відходів.

Постійний доступ до такого універсального та відновлюваного ресурсу може трансформувати багато аспектів повсякденного життя, включаючи транспортний сектор, стверджує Роберт Бейкер, професор хімії Університету штату Огайо та один з авторів дослідження.

Бейкер, Чанг та Хайлян Ван з Єльського університету використали унікальний подвійний електрокаталізатор для втілення цього нового методу в життя. Каталізатори загалом використовуються для прискорення швидкості хімічних реакцій без власного споживання. Електрокаталізатори роблять те саме, але з електрохімічними реакціями.

Порівняно з односайтовою версією, подвійний каталізатор прискорив виробництво метанолу, витрачаючи менше енергії під час створення, досягаючи ефективності електрохімічного перенесення заряду на рівні 50 відсотків. Для порівняння, односайтовий каталітичний метод має ефективність не більше 30 відсотків.

«Це інноваційне дослідження є важливим кроком вперед до більш ефективного виробництва метанолу через зменшене споживання енергії та утворення відходів — і потенційно потужним інструментом для американського виробництва та виробництва палива», — каже Кеннет Молой, директор програми у Відділі хімії Національного наукового фонду, який підтримав дослідження.

Розробка нового методу має значні перспективи для промисловості та екології. Ефективніше перетворення вуглекислого газу на корисні продукти може сприяти зменшенню викидів парникових газів в атмосферу, одночасно забезпечуючи цінну хімічну сировину для різних галузей промисловості.

Використання нанотехнологій у вигляді нанотрубок як основи для каталізатора демонструє потенціал сучасних матеріалів у вирішенні екологічних та енергетичних викликів. Подвійна система каталізаторів на основі нікелю та кобальту показує, як комбінування різних металів може значно покращити ефективність хімічних процесів.