Топливо из воздуха: ученые нашли легкий способ превращать CO₂ в бензин и нефть

Южнокорейские исследователи создали технологию непосредственного преобразования CO₂ в жидкое топливо, а также другие жидкие углеводороды.

Отмечается, что в настоящее время опытная установка достигла производства в объеме 50 кг в день. Исследователи под руководством доктора Чон-Ран Кима из Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT) совместно с компаниями GS Engineering & Construction и Hanwha TotalEnergies создали катализатор и технологический процесс для непосредственного преобразования CO₂ и водорода в жидкие углеводороды.

До этого исследователи построили мини-пилотную установку с объемом производства 5 кг в день и в 2022 году передали технологию GS Engineering & Construction и Hanwha TotalEnergies. Далее исследователи создали первую в Южной Корее установку прямого гидрирования CO₂, способную производить 50 кг жидких углеводородов в сутки. Следующий этап предусматривает разработку промышленного процесса производства более 100 тыс. тонн в год.

В условиях кризиса, вызванного геополитическими потрясениями, такими как война США и Израиля против Ирана с блокадой Ормузского пролива, технологии, превращающие промышленные выбросы CO₂ от электростанций и предприятий в ценные ресурсы, приобретают все более важное значение. Технология имеет значительный потенциал для замены нефтяного сырья, используемого для производства автомобильного топлива и нефтехимической продукции, на углеродсодержащие аналоги.

Традиционные технологии преобразования CO₂ обычно предусматривают двухступенчатый процесс. Сначала CO₂ превращается в монооксид углерода (CO) в результате обратной реакции конверсии водяного газа (RWGS), для которой необходимы температуры, превышающие 800 °C.

Далее синтез Фишера-Тропша превращает CO в водород и жидкие углеводороды при более низких температурах, однако высоком давлении с использованием сложных многоступенчатых установок. Исследователи из KRICT обошли эти ограничения, создав каталитическую систему, которая позволяет осуществлять прямую конверсию в рамках одного процесса.

Технология прямого гидрирования позволяет CO₂ и водороду реагировать непосредственно с образованием жидких углеводородов без необходимости высокотемпературной стадии RWGS.

Технология работает при температурах 270-330 °C и давлении 10-30 бар. Многоступенчатые реакции и переработка материалов, которые не вступили в реакции, пока обеспечивает синтез жидких углеводородов на уровне около 50%. Суточная производительность установки составляет около 50 кг, что примерно равно трем канистрам топлива по 20 л.

Улучшение производства катализаторов и условий эксплуатации сделали процесс более стабильным и снизили энергопотребление по сравнению с традиционными методами. Упрощенная структура производства также способствует снижению производственных затрат.

Далее исследователи планируют долгосрочный сбор данных по эксплуатации и оптимизации системы, а также демонстрации ее работы. Полученные результаты позволят масштабировать процесс для промышленного коммерческого использования. Они планируют провести анализ экономической рентабельности, оценку сокращения выбросов парниковых газов при использовании установок, которые будут производить более 100 тыс. тонн нефтепродуктов в год.

По мнению исследователей, в сочетании с возобновляемыми источниками энергии эта технология может стать ключевым компонентом систем преобразования энергии в жидкое топливо (PtL), которые преобразуют полученное электричество из возобновляемых источников, уловленный CO₂ и экологически чистый водород на жидкое топливо.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering

Источник: TechXplore