В Калифорния правят гориво от въздух: метанолът на химиците от USC

В началото на 2016 г. екип от Университета на Южна Калифорния (USC) в Лос Анджелис съобщи, че е превърнал въглероден диоксид, уловен направо от въздуха, в метанол – течно гориво и суровина за химическата промишленост. Изследването е публикувано в Journal of the American Chemical Society в края на декември 2015 г., а университетът го представи с прессъобщение на 1 февруари 2016 г. под заглавие „Превръщаме въздуха в гориво“.

Какво точно направиха химиците

Работата е от Института за изследване на въглеводородите „Локър“ към USC. Водещи са химикът Г. К. Сурия Пракаш и нобеловият лауреат Джордж Олах, а с тях работят докторантката Джотисвари Котандараман и научните сътрудници Ален Гьопер и Миклош Чаун.

Според описанието на университета методът минава през три стъпки в един и същи съд. Въздух се пропуска през воден разтвор на пентаетиленхексамин (PEHA) – амин, който задържа въглеродния диоксид. После катализатор помага водородът да се свърже с уловения газ под налягане. Накрая разтворът се нагрява и 79% от въглеродния диоксид се превръщат в метанол. Метанолът остава смесен с вода, но лесно се отделя чрез дестилация.

Процесът върви при 125–165 °C. Горната граница е важна, защото катализаторът започва да се разпада при около 155 °C. В лабораторията един и същ катализатор е използван пет пъти с минимална загуба на активност.

Защо това е по-различно

Досегашните методи минаваха през няколко отделни етапа, изискваха високи температури и концентриран въглероден диоксид, например от комини на заводи. Новото тук е, че суровината е обикновеният въздух, а цялата реакция протича „в един съд“ при сравнително умерена температура.

Това не е маловажно, защото въглеродният диоксид във въздуха е силно разреден. По данните на американската агенция NOAA, цитирани от университета, той е около 400 частици на милион, тоест 0,04% от обема на атмосферата.

Метанолът гори чисто в двигатели с вътрешно горене, може да захранва горивни клетки и е изходен материал за много нефтохимически продукти. Именно затова Олах от години защитаваше идеята за „метанолова икономика“, в която течното гориво се произвежда от въглероден диоксид и възобновяема енергия, а не се добива от земните недра.

Колко струва горивото от въздух

Самите автори не скриха, че процесът още не е търговски. Пракаш призна пред университетските медии, че при цена на петрола около 30 долара за барел методът не може да се конкурира с него. Екипът се надяваше да доразвие технологията за промишлен мащаб в рамките на пет до десет години.

Ученият даде и по-широката рамка: според него днес горим „вкаменена слънчева светлина“ – изкопаемите горива, а петролът и газът ще свършат, докато Слънцето ще свети още около пет милиарда години. Изводът му е, че въглеродът трябва да се управлява като ресурс, а не само като отпадък.

Изследването е финансирано от самия институт „Локър“.

Какво стана след това

Джордж Олах не доживя до промишленото внедряване на метода. Той почина на 8 март 2017 г. в дома си в Бевърли Хилс на 89 години, съобщи исландската компания Carbon Recycling International (CRI), в чийто консултативен съвет членуваше. Името му носи първият промишлен завод на CRI за производство на метанол от въглероден диоксид, открит в Исландия през 2012 г.

Отворени въпроси

Опитът от 2016 г. доказа, че химията работи и при въглероден диоксид, взет направо от въздуха. Дали горивото от въздух ще стане масово, зависи от това, което самите автори посочиха като препятствие: цената му спрямо петрола и пътя от лабораторния съд до промишлена инсталация.