Ученые решают задачу преобразования углекислого газа в топливо

Подпись к изображению: Преобразование углекислого газа в высокоэнергетическое топливо происходит с использованием нано-кристаллов кремния

Каждый год, выбрасывая в атмосферу 30 миллиардов тонн углекислого газа, люди подталкивают изменения климата и глобальное потепление. Группа ученых из университета в Торонто считает, что им удалось найти способ преобразования этих выделений в высокоэнергетическое топливо с помощью процесса с нулевым балансом выбросов углерода, в котором используется весьма широко распространенный в природе ресурс: кремний. Будучи легкодоступным в виде обычного песка, он занимает седьмое место среди самых распространенных химических элементов во вселенной и вторым по количеству запасов в составе земной коры.

Идея преобразования углекислого газа в источник энергии далеко не нова: в течение десятилетий идет глобальная гонка за первенство в открытии материала, способного эффективно преобразовывать солнечный свет, углекислый газ или воду в топливо. Однако, химическая стабильность углекислого газа до сих пор препятствовала практическому решению этой проблемы.

«Химическое решение проблемы изменений климата требует материала, который являлся бы высокоактивным и избирательным катализатором, способствующим реакции преобразования углекислого газа в топливо. При этом должен быть выполнен из недорогого и нетоксичного широко распространенного в природе материала», заявил профессор химии университета в Торонто, а также руководитель кластера исследований солнечной энергии при том же университете Джефри Озин.

В своей статье для журнала «Nature Communications», опубликованной 23 августа, Озин и его коллеги утверждают, что нано-кристаллы кремния удовлетворяют всем упомянутым критериям. Наноструктурированные гидриды кремния представляют собой нанокристаллы диаметром 3,5 нанометра. Они обладают достаточной удельной площадью поверхности и коэффициентом оптического поглощения для эффективной абсорбции видимого, инфракрасного и ультрафиолетового солнечного света. Вместе с мощным химическим восстановителем на поверхности нано-кристаллов, это вещество эффективно и избирательно преобразует газообразный диоксид углерода СО₂ в его газообразный монооксид СО, который затем используется для получения топлива.

Потенциальный результат потрясает воображение: изобилие энергии без каких-либо вредных выделений. «Использование восстанавливающей способности наноструктурных гидридов кремния – принципиально новая и коммерчески перспективная стратегия для получения топлива непосредственно из солнечного света», заявил Озин.

Кластер исследований солнечного топлива при университете Торонто работает над способами увеличения активности и наращивания масштабов производства этого топлива. Целью ученых на данном этапе является лабораторный демонстрационный образец, а затем, в случае успеха, пилотный прототип установки для преобразования углекислого газа в топливо при помощи солнечной энергии.