Вторичное использование углекислого газа: топливо из воздуха

Автор: Mega
Просмотров: 4411
Комментариев: 0
Дата: 14-08-2011, 09:47
Вторичное использование углекислого газа: топливо из воздуха
Вторичное использование углекислого газа: топливо из воздуха Переработка углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в эпических количествах, чрезвычайно сложна, однако многие учёные считают, что это не только стоит затраченных усилий, но и необходимо. Угроза изменения климата на планете настолько велика, что, по их словам, справиться с проблемой без этих технологий невозможно.
Вторичное использование углекислого газа: топливо из воздухаСолнечный коллектор Национальной лаборатории Сандия (фото Randy Montoya, Sandia National Laboratory).
Переработка углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в эпических количествах, чрезвычайно сложна, однако многие учёные считают, что это не только стоит затраченных усилий, но и необходимо. Угроза изменения климата на планете настолько велика, что, по их словам, справиться с проблемой без этих технологий невозможно.

Идея захвата углекислого газа, вырабатываемого угольными электростанциями и др., для последующего хранения под землёй уже получила признание. Несколько пилотных проектов введено в эксплуатацию или находится на стадии реализации.

Предложению о повторном использовании углекислого газа пока везёт меньше: хотя науке давно известно, что смешиванием углерода с водородом можно получить топливо, многих останавливает высокая энергоёмкость этого процесса. «Бесплатного сыра у нас нет, — говорит Ханс Зиок из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США). — Добавьте к этому то, что производство никогда не бывает эффективным на 100%, так что в конечном итоге вы вложите больше энергии, чем получите». Из-за этого энергетического проклятия, по его словам, больше смысла имеет использование топлива из нефти. «Если природа сделала его для нас бесплатно, почему бы им не воспользоваться?» — заключает эксперт.

Но запасы нефти иссякают. Приходится бурить на глубоководье, «отжимать» битуминозные пески и поглядывать в сторону Арктики. Не пришла ли пора альтернативы? Ну что же, для США переработка углекислого газа стала бы хорошим способом слезть с нефтяной иглы, но спасать таким образом климат бесполезно, подчёркивает г-н Зиок, пока процесс не станет более энергоэффективным.

К счастью, пионеры нашлись и в этой области. По их словам, технология несовершенна, но она уже есть. Можно даже не собирать выбросы электростанций или автомобилей, а добывать углекислый газ прямо из воздуха. «Они говорят: "Сожмите его и закопайте!" А мы говорим: "Нет, отдайте его нам, и мы сделаем из него бензин!"» — это слова Байрона Элтона, исполнительного директора компании Carbon Sciences из Санта-Барбары. «Представьте себе будущее, в котором источниками топлива служат вода и углекислый газ!» — восклицает Питер Эйзенбергер, основатель Института Земли при Колумбийском университете (США) и один из основателей компании Global Thermostat.

Среди способов решения проблемы — использование солнечной энергии. Эллен Стечел и её коллеги из Национальной лаборатории Сандия (США) разрабатывают высокоэффективный химический тепловой двигатель, который будет работать от концентрированной энергии светила. В самом деле — вся энергия (в том числе та, что заключена в углеводородах) родом из Солнца, так почему бы опять и снова не попытаться имитировать природу?

Исследователи разработали прототип солнечного реактора. Он представляет собой огромный массив зеркал, который фокусирует солнечный свет в мощный луч, направляемый на кольца из оксида некоего металла. Кольца вращаются и нагреваются до 1 400 ˚C, а затем охлаждаются до 1 100 ˚С. К ним подают углекислый газ или воду. При высокой температуре кольца отдают кислород, а при сравнительно низкой — наоборот, забирают. В результате получается оксид углерода или водород — компоненты углеводородного топлива.

Прототип занимает около 20 м² и обслуживает реактор размером с бочонок пива. Для того чтобы собирать эквивалент миллиона баррелей нефти в день в виде солнечного света, потребуется 121,4 тыс. га зеркал (больше площади Москвы). Заметим в скобках, что за сутки мир потребляет около 86 млн баррелей жидких видов топлива, в том числе биотоплива.

Вышеупомянутая Carbon Sciences смешивает двуокись углерода с природным газом (или метаном как его основным компонентом) в присутствии металлического катализатора. Сообщается, что последний изготовлен из обычных металлов — никеля и кобальта при участии алюминия и магния. Ну а превращение получаемого таким образом синтетического газа в транспортное топливо — уже хорошо зарекомендовавшая себя технология. Отличие подхода Carbon Sciences в том, что здесь это делается на сухую. Компания уже работает над первой партией дизельного топлива.

Важно отметить, что в этом процессе ряд углеводородов поступает из природного газа. Другие — например, британская фирма Air Fuel Synthesis — пытаются проделать то же самое без метана и с помощью энергии ветра. Цель — литр авиационного топлива в день (как демонстрация технологии).

Исследователи отмечают, что одно из важнейших преимуществ такой энергетики в том, что она позволит сохранить всю нынешнюю инфраструктуру, ведь это будет то же самое топливо, которым мы пользуемся сегодня. Напомним, как раз необходимость вкладываться в перестройку инфраструктуры сильно тормозит развитие солнечной и ветровой энергетики.

Источник: Компьюлента

Научно-популярное онлайн издание "Меганаука"