Новости из Оксфорда. Углекислое топливо — новый способ спасти окружающую среду

Автор журнала Wired Эрик Ниллер описывает новый метод производства реактивного топлива, который теоретически поможет притормозить глобальное потепление.

Последние десять лет авиационная отрасль искала способы сократить углеродный след самолетов, работая над проектами, призванными компенсировать выбросы углерода, к примеру, высаживая деревья или строя ветряные электростанции. Кроме того, в аэропортах Сан-Франциско, Чикаго и Лос-Анджелеса, а также Европы начали заправлять самолеты более экологически чистыми альтернативными видами топлива.

И вот новый способ: команда ученых из Оксфордского университета разработала экспериментальный метод превращения углекислого газа (парникового газа, выделяемого двигателями внутреннего сгорания) в реактивное топливо. В случае успеха метод, основанный на химической реакции железа, может привести к "нулевым выбросам" самолетов.

Эксперимент, о котором сегодня сообщил журнал Nature Communications, проводился в лабораторных условиях, и еще требуется подтверждение в больших масштабах. Однако инженеры-химики, которые разработали метод, надеются, что он может изменить правила климатической игры.

"Климат меняется все быстрее, выбросы углекислого газа колоссальны, — отмечает старший научный сотрудник химического факультета Оксфордского университета и автор статьи Тяньцунь Сяо. — Инфраструктура для создания углеводородного топлива уже есть. Этот процесс может помочь снизить темпы изменения климата и использовать существующую углеродную инфраструктуру для устойчивого развития".

При горении ископаемых видов топлива, нефти или природного газа, содержащиеся в них углеводороды превращаются в углекислый газ, при этом выделяются вода и энергия. В рамках эксперимента с помощью так называемого метода органического сжигания происходит обратное превращение углекислого газа в топливо. Нагрев до 350 градусов по Цельсию лимонную кислоту, водород и катализатор из железа, марганца и калия, ученые смогли создать жидкое топливо, которым можно заправлять реактивный двигатель. Эксперимент проводился в реакторе из нержавеющей стали, и ученые получили всего несколько граммов вещества.

В лаборатории углекислый газ брали из канистры. Однако идея адаптации концепции вне лаборатории заключается в том, чтобы улавливать большое количество парниковых газов либо на заводе, либо непосредственно из воздуха. Углекислый газ — самый распространенный из парниковых газов, из—за которых растет температура на планете. Он выделяется на фабриках, автомобилями, в результате сжигания древесины, в том числе во время лесных пожаров или заготовки новых сельскохозяйственных земель. Изъятие его из атмосферы может помочь приостановить глобальное потепление. Объемы выбросов углерода стремительно росли последние десятки лет, в связи с чем уже к концу века температура на планете может вырасти в среднем на 2 градуса по Цельсию.

По словам Сяо и его коллег, новый метод дешевле существующих, с помощью которых в топливо превращают водород и воду (гидрогенизация). Дешевле он, в основном из—за меньшего потребления электроэнергии. Сяо планирует установить топливную установку для реактивных двигателей рядом со сталелитейным или цементным заводом или угольной электростанцией и улавливать излишки углекислого газа для производства топлива. Также может применятся и высасывание углекислого газа из атмосферы, что известно как прямой захват воздуха. По словам авторов, катализатора, который необходим для выполнения этой задачи, на Земле в достатке, и для его использования нужно пройти меньше этапов, если сравнивать с другими методами синтеза химических веществ.

По словам эксперта, не участвовавшего в эксперименте, данная концепция выглядит многообещающей, особенно если его авторы смогут понять, как перейти от выработки небольшого количества реактивного топлива в лабораторных условиях к производству больших объемах на пилотной топливной установке. "Это что—то новенькое, и похоже, может сработать, — считает доцент кафедры машиностроения и химической инженерии в Дейтонском университете Джошуа Хейн. — Больший масштаб — это всегда проблема, когда вы переходите к нему, вас ждут новые сюрпризы. Но в плане долгосрочного решения за идеей круговорота углеродной экономики, безусловно, может быть будущее".

В таком "круговороте углеродной экономике" диоксид углерода был бы и отходом, и источником топлива. И еще большим успехом станет работа завода по производству альтернативного реактивного топлива на экологически чистой энергии ветра или солнца. По словам Оскара Мейеринка, руководителя проекта по топливу будущего в SkyNRG (нидерландская компания, которая производит и торгует экологически безопасным авиационным топливом для аэропортов), таким образом, и реактивное топливо, и источник углекислого газа будут получаться экологически безопасным способом.

"Нужно использовать возобновляемую электроэнергию, — говорит Мейеринк. — Проблема в том, что если мы используем CO2 на сталелитейном заводе, как мы можем заставить сталелитейный завод стать углеродно-нейтральным? Идеальным решением было бы сделать все эти отрасли более стабильными и использовать для прямого захвата воздуха".

Что касается оксфордского эксперимента и нового реактивного топлива на основе углекислого газа, ему, вероятно, придется соревноваться с другими проектами, в рамках которых проводятся поиски альтернативы традиционному реактивному топливу. Эти альтернативные виды топлива производятся из сырья, которое состоит из твердых бытовых отходов, соломы, древесной биомассы и даже отработанного масло для жарки. Над данным проектом сейчас работает энергетический гигант British Petroleum.

Сяо в свою очередь уверен, что у нового топлива из CO2 есть шанс составить конкуренцию этим альтернативам. Сяо еще в 2006 г. основал компанию по производству экологически чистого топлива Oxford Catalysts, которая теперь называется Velocys. В компании разрабатываются альтернативные виды авиационного топлива для Shell и British Airways на британском предприятии, с использованием в качестве сырья городских отходов, а на заводе в Миссисипи — дизельное топливо для грузовиков из макулатуры и древесины.

По его словам, он уже ведет переговоры относительно нового метода конверсии диоксида углерода с несколькими крупными промышленными партнерами. "Тут все хорошо, — говорит он, — но нам нужно оптимизировать процесс и сделать его более эффективным".