Считается, что с каждым годом человечество увеличивает изменения климата и глобальное потепление, выбрасывая в атмосферу планеты примерно 30 миллиардов тонн углекислого газа (CO2). Ученые из Торонтского университета полагают, что нашли способ преобразования этих выбросов в богатое энергией топливо. В этом процессе может использоваться широко распространенный в природе материал — кремний. Необходимо отметить, что содержащийся в песке кремний занимает седьмое место среди наиболее распространенных во Вселенной химических элементов и второе место по распространенности в коре Земли.
Иллюстрация Chenxi Qian, показывающая преобразование выделений углекислого газа в природу в богатое энергией топливо с использованием нанокремния (Si)
Идея преобразования углекислого газа в источник энергии не нова — ученые десятилетиями пребывают в поисках материалов, которые смогли бы эффективно преобразовывать солнечный свет, CO2, воду и водород в топливо. Химическая стабильность углекислого газа весьма усложняет поиск практического решения этой задачи. Ранее сообщалось о том, что для получения топлива из углекислого газа может использоваться «искусственный лист».
Профессор химии Торонтского университета Джеффри Озин (Geoffrey Ozin) отмечает:
Химическое решение [проблемы] изменения климата требует материала, который являлся бы очень активным и селективным катализатором, позволяющим осуществить преобразование диоксида углерода в топливо. Необходимо также сделать так, чтобы [данное решение] характеризовалось низкими затратами, не было токсичным, [будучи при этом] готовым к практическому применению.
В опубликованной 23 августа 2016 года журналом Nature Communication статье профессор Озин и его коллеги сообщают о нанокристаллах кремния, соответствующих всем этим критериям. Нанокристаллы водородистого кремния — наноструктурные гидриды — обладают средним диаметром 3,5 нанометра, обладая при этом достаточной площадью поверхности и способностью к оптической абсорбции для того, чтобы эффективно «собирать урожай» волн солнечного света ближней инфракрасной области спектра, видимых и ультрафиолетовых. В сочетании с мощными химическими восстановителями на поверхности они эффективно и селективно преобразуют углекислый газ (диоксид углерода) в моноксид углерода.
Потенциально таким образом может быть получен источник энергии без вредных выделений в процессе его получения. Таким образом, использование свойств наноструктурных гидридов, как поясняет профессор Озин, может стать коммерчески интересным способом получения топлива непосредственно из солнечного света. Целью исследователей является показать работу данного метода в лабораторных условиях и, в случае успеха, запустить пилотный проект получения энергии с его использованием.
Какая из предложенных учеными технологий получения топлива из углекислого газа представляется вам наиболее перспективной?
По материалам sciencedaily.com