Для переработки CO2 из воздуха и промышленных предприятий может не потребоваться дорогостоящая сепарация газов.

По мнению исследователей Мичиганского университета, дорогостоящий шаг в процессе улавливания выбросов углекислого газа и преобразования их в полезные продукты, такие как биотопливо и фармацевтические препараты, может оказаться ненужным.

Углекислый газ в атмосфере Земли является ключевым фактором изменения климата: на сжигание ископаемого топлива приходится 90% всех выбросов CO2.Новые правила EPA, введенные в апреле, призывают заводы, работающие на ископаемом топливе, сократить выбросы парниковых газов на 90% к 2039 году.

Многие исследователи утверждают, что хранение CO2 было бы расточительством, поскольку углерод необходим для производства многих продуктов, от которых мы зависим ежедневно, таких как одежда, парфюмерия, авиационное топливо, бетон и пластик.Но переработка CO2 обычно требует его отделения от других газов — процесс, цена которого может оказаться непомерно высокой.

Теперь новые виды электродов, снабженные бактериальным покрытием, могут пропустить этот этап.В то время как обычные металлические электроды реагируют с серой, кислородом и другими компонентами воздуха и дымовых газов, бактерии кажутся менее чувствительными к ним.

«Микробы на этих электродах или биокатализаторах могут использовать меньшие концентрации CO2 и кажутся более устойчивыми с точки зрения обработки примесей по сравнению с электродами, в которых используются металлические катализаторы», — сказал он. Джошуа Джек, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Университета штата Массачусетс и первый автор статьи на обложке журнала Environmental Science Nano.

«Платформы, в которых используются металлы, кажутся гораздо более чувствительными к примесям и часто требуют для работы более высоких концентраций CO2.Поэтому, если вы хотите получить CO2 непосредственно из выбросов электростанций, биотический катализатор сможет сделать это с минимальной очисткой этого газа».

Поскольку CO2 является одной из наиболее стабильных молекул, для отделения углерода от кислорода требуется много энергии, поставляемой в виде электричества.Например, металлические электроды отрывают один из атомов кислорода, в результате чего образуется окись углерода, которую можно использовать в дальнейших реакциях для производства полезных химикатов.Но другие молекулы также могут реагировать с этими электронами.

Микробы, напротив, могут быть гораздо более целенаправленными.Они не только работают вместе, удаляя кислород, но и с помощью электронов, выделяемых электродом, также начинают создавать из углерода более сложные молекулы.

Чтобы оценить потенциальную экономию средств от использования биокатализаторов для пропуска этапа разделения газа, команда Джека проанализировала данные предыдущих исследований, установив показатели эффективности преобразования различных отходящих газов, содержащих CO2.Затем они использовали эти данные для оценки углеродного следа и затрат на производство различных продуктов, полученных из CO2.Результаты показали, что использование возобновляемой электроэнергии, такой как солнечные элементы, с концентрированным источником CO2, без разделения газа, позволяет добиться минимального углеродного следа и получить наиболее конкурентоспособную продукцию.

Но этот идеальный сценарий возможен только для особо чистых и концентрированных источников CO2, таких как ферментация на заводах по производству биоэтанола.Отделение CO2 от дымовых газов при сжигании ископаемого топлива может стоить от 40 до 100 долларов за тонну CO2.А для исключительно разбавленных источников, таких как обычный воздух, стоимость может достигать 300–1000 долларов за тонну.

Анализ показал, что при прямом использовании отходящих газов или воздуха переработка CO2 из разбавленных источников может стать экономически выгодной.

«Мы надеемся ускорить масштабирование технологий конверсии CO2 для смягчения последствий изменения климата и улучшения углеродного цикла», — сказал Джек.«Мы хотим быстро декарбонизировать энергетику, а теперь и химическую промышленность, в гораздо более короткие сроки».

Источник: Мичиганские новости