ТАСС, 19 июня. Химики из Великобритании разработали фотокатализатор, позволяющий использовать энергию света одновременно для разложения пластика и превращения CO2 из выбросов промышленных предприятий в топливо и сырье для производства полимеров. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Кембриджского университета. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Joule.
"Переработка пластика - важная часть системы, так как мы используем электроны из молекул пластика для расщепления углекислого газа, который в обычных условиях очень сложно разложить. В результате этого мы одновременно получаем синтез-газ, простейший вид топлива, а также гликолевую кислоту, широко применяемую при производстве косметики", - пояснил соавтор работы Мотиар Рахаман, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Химики уже много десятилетий разрабатывают способы превращения атмосферного углекислого газа в биотопливо и другие полезные вещества. Сложность этого процесса заключается в том, что для расщепления молекул CO2 необходимы большие количества энергии. Эта особенность углекислого газа мешает не только человеку, но и всем живым существам, небольшая часть которых - растения и цианобактерии - научилась разлагать CO2.
Лишь недавно ученые создали нанокатализаторы, способные проводить аналогичные реакции, однако их эффективность пока остается слишком низкой, чтобы применять их на промышленных предприятиях. Авторы исследования выяснили, что эту проблему можно решить, если одновременно использовать энергию света не только для расщепления молекул углекислого газа, но и для переработки пластика.
Эффективная переработка пластика и углекислого газа
Подобное применение света стало возможным благодаря созданию фотокатализатора на базе органических соединений кобальта, встроенных внутрь углеродных нанотрубок, а также специального наноструктурированного материала из атомов никеля, меди и палладия. Первый компонент системы отвечает за захват и расщепление молекул углекислого газа и его превращение в так называемый синтез-газ (смесь из водорода и угарного газа), а второй - за превращение пластика в гликолевую кислоту.
Этот процесс играет ключевую роль в работе прибора, так как разложение пластика внутри установки сопровождается выделением большого числа свободных электронов. Эти частицы транспортируются в фотокатализатор, где используются для того, чтобы отщепить кислород от атома углерода внутри молекул СО2. Это экономит огромное количество энергии, которая обычно используется для проведения подобной реакции.
Высокая эффективность работы подобной системы, отмечают исследователи, позволяет использовать ее для переработки не только чистого углекислого газа, но и выхлопов промышленных предприятий, в которых доля СО2 обычно не превышает 15%. Эта особенность нового катализатора также значительно снижает затраты на переработку углекислого газа.
По словам британских химиков, в среднесрочной перспективе разработанный ими катализатор позволит не только начать изымать углекислый газ из атмосферы для защиты климата Земли от дальнейшего потепления, но и отказаться от использования ископаемых углеводородов для производства пластика. Это снизит нагрузку на окружающую среду, связанную с работой химической промышленности, подытожили ученые.
