Паливо з повітря: вчені знайшли легкий спосіб перетворювати CO₂ на бензин та нафту

Південнокорейські дослідники створили технологію безпосереднього перетворення CO₂ на рідке паливо, а також інші рідкі вуглеводні.

Зазначається, що наразі дослідна установка досягла виробництва в обсязі 50 кг на день. Дослідники під керівництвом доктора Чон-Ран Кіма з Корейського науково-дослідного інституту хімічних технологій (KRICT) спільно з компаніями GS Engineering & Construction та Hanwha TotalEnergies створили каталізатор та технологічний процес для безпосереднього перетворення CO₂ та водню у рідкі вуглеводні.

До цього дослідники побудували міні-пілотну установку з обсягом виробництва 5 кг на день та у 2022 році передали технологію GS Engineering & Construction й Hanwha TotalEnergies. Далі дослідники створили першу у Південній Кореї установку прямого гідрування CO₂, здатну виробляти 50 кг рідких вуглеводнів на добу. Наступний етап передбачає розробку промислового процесу виробництва понад 100 тис. тонн на рік.

В умовах кризи, спричиненої геополітичними потрясіннями, як от війна США та Ізраїлю проти Ірану з блокадою Ормузької протоки, технології, що перетворюють промислові викиди CO₂ від електростанцій та підприємств у цінні ресурси, набувають все важливішого значення. Технологія має значний потенціал для заміни нафтової сировини, яка використовується для виробництва автомобільного палива та нафтохімічної продукції, на вуглецевмісні аналоги.

Традиційні технології перетворення CO₂ зазвичай передбачають двоступеневий процес. Спочатку CO₂ перетворюється в монооксид вуглецю (CO) внаслідок зворотної реакції конверсії водяного газу (RWGS), для якої необхідні температури, що перевищують 800 °C.

Далі синтез Фішера-Тропша перетворює CO у водень та рідкі вуглеводні за нижчих температур, однак високого тиску з використанням складних багатоступеневих установок. Дослідники з KRICT обійшли ці обмеження, створивши каталітичну систему, яка дозволяє здійснювати пряму конверсію в рамках одного процесу.

Технологія прямого гідрування дозволяє CO₂ та водню реагувати безпосередньо з утворенням рідких вуглеводнів без необхідності високотемпературної стадії RWGS.

Технологія працює за температур 270–330 °C та тиску 10–30 бар. Багатоступеневі реакції та переробка матеріалів, що не вступили у реакції, наразі забезпечує синтез рідких вуглеводнів на рівні близько 50%. Добова продуктивність установки складає близько 50 кг, що приблизно дорівнює трьом каністрам палива по 20 л.

Покращення виробництва каталізаторів та умов експлуатації зробили процес стабільнішим та знизили енергоспоживання порівняно з традиційними методами. Спрощена структура виробництва також сприяє зниженню виробничих витрат.

Далі дослідники планують довгостроковий збір даних щодо експлуатації та оптимізації системи, а також демонстрації її роботи. Отримані результати дозволять масштабувати процес для промислового комерційного використання. Вони планують провести аналіз економічної рентабельності, оцінку скорочення викидів парникових газів за використання установок, що вироблятимуть понад 100 тис. тонн нафтопродуктів на рік.

На думку дослідників, у поєднанні з відновлюваними джерелами енергії ця технологія може стати ключовим компонентом систем перетворення енергії на рідке паливо (PtL), які перетворюють отриману електрику з відновлюваних джерел, вловлений CO₂ та екологічно чистий водень на рідке паливо.

Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Sustainable Chemistry & Engineering

Джерело: TechXplore