Американським хімікам вдалося перетворити вуглекислий газ на вуглецеві нановолокна. Перетворення не вимагає надзвичайно високих температур й складних реагентів, тому метод можна масштабувати й переробляти великі обсяги вуглекислого газу. А створені волокна можна додавати у бетон, як арматуру, при будівництві. Про це розповіло видання New Atlas, стаття вчених опублікована у Nature Catalysis.
Художнє зображення ідеї вчених. Zhenhua Xie / Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang / Brookhaven National Laboratory
Навіщо з вуглекислого газу робити арматуру?
Однією з основних цілей Паризької кліматичної угоди є скорочення викидів вуглекислого газу, який сприяє глобальному потеплінню. Сьогодні існують технології, які дозволяють вловлювати й ізолювати вуглекислий газ із виробництв. Однак, досі жодна з них не реалізована масштабно через витрати й ризики, обумовлені необхідністю цей газ зберігати.
Інший шлях пропонують хіміки, які працюють над способами перетворення вуглекислого газу в інші матеріали, як-от паливо чи хімічні реагенти. Але здебільшого використання й виготовлення таких продуктів так само призводить до викидів вуглекислого газу, нівелюючи ефект від його перероблювання. За розробку нового підходу до зменшення шкідливих викидів взялася команда вчених з Брукгейвенської національної лабораторії США.
Як зробити волокна з газу?
Однією з перешкод у перетворенні вуглекилого газу на тверді речовини є необхідність для реакцій — електро- або термокаталізу — високої температури або тиску. Щоб уникнути цього, вчені вирішили об'єднати електро- й термокаталіз та розділили необхідні реакції на кілька етапів, що дозволило їм виробляти вуглецеве волокно за температури до 400 градусів Цельсія й звичайного тиску. Так науковці спершу виробили за домопомогою електрокаталізу із вуглекислого газу чадний газ (CO) та водень. Отриманий водень, як повідомили вчені, можна використовувати для виготовлення палива, а от CO слід піддати наступній реакції, щоб отримати нановолокна.
У другій реакції дослідники використали наночастинки сплаву кобальта із залізом. Нагріваючи їх до 400 градусів Цельсія разом з чадним газом, науковці змусили зв'язок вуглецю з киснем розірватися, лишивши атомарний вуглець, який зв'язувався й осідав як волокна нанометрового розміру. Отримані вуглецеві волокна, вважають вчені, можна передусім використовувати для зміцнення цементу, що дозволить уникнути повторних викидів вуглекислого газу в атмосферу, порівняно із перероблюванням вуглекислого газу на паливо.
- Поки вчені лише працюють над методами перероблювання вуглекислого газу, його рівень у земній атмосфері росте. Зокрема у 2023 році концентрація вуглекислого газу сягнула рекордного рівня.