НОВОСТИ / РОССИЯПромышленные выбросы углекислого газа давно считаются одной из главных причин загрязнения атмосферы и изменения климата. Но что, если этот самый CO2 можно не просто нейтрализовать, а превратить в полезный продукт? Исследователи из Мичиганского университета нашли способ преобразовывать углекислый газ в прекурсоры для цемента — материалы, которые используются при его производстве.
Доцент кафедры химии и макромолекулярной науки и инженерии в UM Чарльз МакКрори вместе со своей командой разработал электрохимический процесс, в ходе которого углекислый газ превращается в оксалаты металлов. Эти соединения становятся важными ингредиентами для создания альтернативных видов цемента.
"Это исследование показывает, как мы можем взять углекислый газ, который, как все знают, является отходом, имеющим нулевую или малую ценность, и переработать его во что-то ценное", — подчеркнул МакКрори..
Сегодня большинство цемента производится на основе портландцемента — материала из известняка и силиката кальция. Но его производство связано с большими энергетическими затратами и выбросами углекислого газа. Исследователи ищут более экологичные альтернативы.
Одним из таких вариантов стали оксалаты металлов — простые соли, которые можно синтезировать из CO2. Однако ранее для этого требовалось много свинцового катализатора — вещества, ускоряющего химическую реакцию. Использование свинца создавало серьезные экологические риски.
Команда 4C, международного исследовательского центра, поддерживаемого Министерством энергетики США, нашла способ использовать полимеры, которые контролируют микросреду вокруг свинцовых катализаторов. Это позволило снизить концентрацию свинца до частей на миллиард — уровня, сопоставимого с его содержанием в обычных графитовых материалах.
"Контролируя микросреду вокруг катализатора, мы можем настраивать его активность и значительно уменьшать количество свинца, необходимое для процесса", — объяснил МакКрори.
Суть метода заключается в использовании электродов: на одном из них углекислый газ преобразуется в ионы оксалата, а на другом — металлические ионы, которые связываются с оксалатом, образуя твердый оксалат металла. Этот твердый продукт и становится сырьем для производства цемента.
"Эти ионы металла соединяются с оксалатом, образуя твердое вещество, и это твердое вещество выпадает из раствора", — пояснил МакКрори.
Исследование стало возможным благодаря тесному сотрудничеству с группами из Калифорнийского университета. Доцент Хесус Веласкес из Дэвиса предложил использовать следовые количества свинца для управления реакцией, а профессор Анастасия Александрова из Лос-Анджелеса провела расчёты, подтвердившие теоретическую основу метода.
"Оксалаты металлов — это малоизученное направление, которое может открыть новейшие возможности не только в производстве цемента, но и в хранении CO2", — отметил Веласкес.
МакКрори уверен, что превращение CO2 в твердый оксалат металла — подлинный и полезный способ улавливания углекислого газа.
"Этот процесс не просто захватывает CO2, но и создаёт материал, который можно использовать в промышленности", — сказал он.
Невзирая на сложность задачи, команда верит в перспективность своего метода и его экологическую безопасность благодаря минимальному использованию свинца.