Изследователи от университета в Ливърпул направиха значителен пробив в директното преобразуване на въглероден диоксид (CO2) и метан (CH4) в течни горива и химикали, които биха могли да помогнат на индустрията да намали емисиите на парникови газове, като същевременно произвежда ценни химически суровини.
В статия, публикувана в списание по химия Angewandte Chemie, те съобщават за много уникален процес на плазмен синтез за директно, едноетапно активиране на въглероден диоксид и метан в течни горива и химикали с по-висока стойност (напр.ж. оцетна киселина, метанол, етанол и формалдехид) с висока селективност при условия на околната среда (стайна температура и атмосферно налягане).
Това е първият път, когато този процес е показан, тъй като е значително предизвикателство директното преобразуване на тези две стабилни и инертни молекули в течни горива или химикали, използвайки всеки едноетапен конвенционален (например катализа) процеси, заобикаляйки висока температура, енергоемки производствен процес на синтез-газ и обработка на синтез-газ под високо налягане за химичен синтез.
Постигнат е едностъпковият синтез на течни горива и химикали при стайна температура от директния реформинг на CO2 с CH4 чрез използване на нов нетермичен плазмен реактор с атмосферно налягане с воден електрод и нисък входящи енергий.
Dr. Xin Tu, от университетския факултет по електротехника и електроника, каза: „Тези резултати ясно показват, че нетермичната плазма предлага обещаващо решение за преодоляване на термодинамичната бариера за директна трансформация на CH4и CO2 в редица стратегически важни химикали за платформа и синтетични горива при условия на околната среда. Въвеждането на катализатор в плазменохимичния процес, известен като плазмена катализа, може да настрои селективността на целевите химикали. „
"Това е сериозна пробивна технология, която има голям потенциал да осигури поетапна промяна в бъдещото активиране на метан, CO2 преобразуване и използване и съхранение на химическа енергия, което също е от огромно значение за енергийната и химическата индустрия и може да помогне за справяне с предизвикателствата на глобалното затопляне и ефекта на парниковите газове."
Емисиите на метан и въглероден диоксид се считат за парникови газове, които допринасят за глобалното затопляне и изменението на климата.
За да се справим с глобалните енергийни предизвикателства, произтичащи от парниковите газове, нови и нововъзникващи технологии се разработват с ускорени темпове.
Плазмата, четвъртото състояние на материята, електрически заредена газова смес, предлага обещаваща и атрактивна алтернатива за синтеза на горива и химикали, осигурявайки уникален начин да позволи термодинамично неблагоприятни реакции да се осъществят при условия на околната среда.
В нетермични плазми температурата на газа остава ниска (до стайна температура), докато електроните са високо енергични с типична електронна температура от 1-10 eV, което е достатъчно за активиране на инертни молекули (напр. CO2 и CH4) представят и произвеждат различни химически реактивни видове, включително радикали, възбудени атоми, молекули и йони. Тези енергични видове, които се произвеждат при относително ниска температура, са способни да инициират различни реакции.
Плазмените системи имат гъвкавостта да бъдат мащабирани нагоре и надолу. В допълнение, високата скорост на реакция и бързото достигане на стационарно състояние в плазмения процес позволява бързо стартиране и изключване на плазмения процес в сравнение с други термични процеси, което значително намалява общите разходи за енергия и предлага обещаващ маршрут за плазмения процес. чрез възобновяема енергия (например вятърна и слънчева енергия), за да действа като ефикасна локализирана или разпределена система за съхранение на химическа енергия.
Изключително атрактивният процес би могъл също така да осигури обещаващо решение за прекратяване на изгарянето на газ от нефтени и газови кладенци чрез превръщане на изгорения метан в ценни течни горива и химикали, които могат лесно да се съхраняват и транспортират. Около 3,5% (~150 милиарда кубични метра газ) от световните доставки на природен газ е изгорено или „изгорено“в нефтени и газови находища, емитирали са повече от 350 милиона тона CO2
