Wir Menschen veröffentlicht 35,9 metrischen гигатонны Kohlendioxid in die Atmosphäre im Jahr 2014 zum größten Teil bei der Verbrennung von Kohle und Erdgas in Kraftwerken, Herstellung von Düngemitteln und Zement, und anderen industriellen Angelegenheiten. Wenn die Chemiker nehmen könnten, Kohlendioxid und wandeln es in Chemische Rohstoffe für andere Produkte, wie die der pflanze, «Kohlendioxid verwandelt würde, aus ärger ein Geschenk», sagt Diplom-Chemiker der Cornell Universität Linden Archer.
Wissenschaftler haben lange nach einem Weg reichern Kohlendioxid, das aus den Schornsteinen in Kraftwerken und anderen Objekten, ließ ihn tief unter die Erde. Jedoch ohne nennenswerte Subventionen dieser kostspielige Prozess der Abscheidung von Kohlenstoff kann nicht wirtschaftlich. Es wäre möglich, das ausführen von Kohlendioxid in alte ölquellen, um mehr öl zu verdrängen, aber das ist nicht genug, und angesichts der derzeitigen niedrigen ölpreise — auch fragwürdig von der Position Gewinne. Die Befürworter der Verwendung von Carbon anstelle Aufbewahrung hoffen auf einen Gewinn durch die Schaffung von nützlichen Produkt aus nutzlos. Höchstwahrscheinlich die Verwendung von Gas als Rohstoff für die Herstellung von chemischen Produkten.
Aber bei dieser Variante gibt es viele Chemische Probleme. Kohlendioxid ist ein stabiles Molekül und speichert viel Energie in seinen chemischen Beziehungen. Um es zu nutzen, Chemiker hinzufügen müssen, die Energie, meist durch erwärmen, das erfordert in der Regel Strom. Strom kommt aus Kraftwerken, die Kohle verbrennen oder Erdgas schließlich in die Atmosphäre freigegeben wird noch mehr углекислорода, als aufgenommen wird.
Ingenieure, Chemiker und andere Wissenschaftler sagen, dass die neuen Technologien müssen die Spielregeln ändern. Paul Бундже, Senior Research Scientist der Gruppe für Energie und Umwelt in der XPrize Foundation, hofft, dass das Versprechen einer großen Belohnung für die Lösung muss stimulieren verschiedene Gruppen auf die Suche nach der Technologen. Neulich hat die Stiftung erklärt, dass das Team mehr als 40 konkurrieren für den Preis von 20 Millionen US-Dollar. Der Gewinner Carbon XPrize, der bekannt gegeben wird, im Frühjahr 2020 soll in der Lage sein, zu recyceln meiste Kohlendioxid in das Produkt mit einem Nettowert von mehr. Einige versuchen werden Polymere, Kraftstoffe auf Ersatz von Benzin oder industriellen Chemikalien.
Langfristig alle Unternehmen, die lernen, etwas zu tun oder eine andere Chemische Substanz, kommen zu einer Entscheidung, die ändert Recycling-Industrie. Die Frage, wie eine änderung des Klimas, erfordert eine Vielzahl von Entscheidungen, sagt Бундже.
«Die Frage ist nun, wie die Chemiker werden neue Reaktionen, neue Mechanismen für die Nutzung von Kohlendioxid», — гоорит Archer, auch Mitglied des Beirats Carbon XPrize. Diese Woche in Science Advances er schlug vor, eine Option: eine Brennstoffzelle, die elektrische Energie erzeugt bei der Umwandlung von Kohlendioxid in nützliche Chemische Substanz. Archer und seine Schüler Vajji Al Sadat Bauten den Prototyp eines Reaktors, der Kohlendioxid kombiniert mit Aluminium und oxalate produziert. Ihre alkalisalze verwendet werden zur Herstellung von Säuren, Mittel gegen Rost, Farbstoffe für Stoffe und andere industrielle Stoffe.
Archer gut informiert über die Fallstricke bei dem Versuch machen saubere Chemie mit der Anwendung von Kohlendioxid. «In der Regel verbringen Sie so viel Energie, dass die Kosten zu hoch — aber wir haben die Energie zurück. Das hat uns überrascht».
Die Brennstoffzelle arbeitet mit dem Aluminium und der Luft. Der Sauerstoff reagiert mit dem Aluminium-Elektrode und bildet Superoxid-Aluminium mit hoher Reaktivität, fähig zu interagieren mit der Kohlensäure. Ihre Reaktion führt zur Entstehung von Oxalat Aluminium. Die Brennstoffzelle wird ein wenig Energie von diesen chemischen Reaktionen, und zwar für den Ablauf der Reaktion benötigt Strom, aber wie sich herausstellte, ist der Prozess erzeugt mehr Energie, als es produziert. Da Metall verwendet wird, ist es wichtig, wählen Sie eine geeignete. Aluminium wurde gewählt, weil ihn viele und er ist preiswert. Und obwohl bei der Produktion von Aluminium in der Atmosphäre wird Kohlendioxid углерда, Archer hofft, dass sein System greifen wird genug Kohlenstoff, um dies zu kompensieren.
Корнелльская die Gruppe warnt, dass Sie nicht in vollem Umfang versteht, die beteiligten chemischen Reaktionen. Eine frühe Version der Brennstoffzelle verwendete Material lieber — eine Ionische Flüssigkeit als Elektrolyt. Wenn Sie eine wichtige Rolle spielt und nicht ersetzt werden kann, die Technologie nicht als geeignet, sagt Archer.
Oxalate — Nischenprodukt, und wie viele von Chemikalien, produziert von Start-UPS für die Entsorgung von Kohlenstoff. Aber einige stellen anspruchsvolle Aufgaben. Pilotanlage Skyonic in San Antonio, Texas, erfasst die Emissionen der Zementfabrik und verwandelt Sie in Kalkstein und Säure. Solidia Technologies секвестирует Kohlendioxid im Beton. Und andere Firmen arbeiten daran, Kunststoffe, Alternative Kraftstoffe und Chemische Rohstoffe.
Wenn man unabhängig von irgendeinem Projekt, Howard Herzog glaubt, dass viele von denen, die Versprechen Kohlenstoff erfassen alle zu süß beschreiben. Herzog — Senior Research Engineer MIT Energy Initiative und Befürworter der Absorption von Kohlenstoff. «Kohlendioxid ist weggeworfenes Energie», sagt er. «Aus der Sicht der Energie zu gewinnen ist nicht möglich. Darüber sagt uns die Thermodynamik», sagt Herzog.
Obwohl Herzog räumt ein, dass einige dieser Unternehmen können profitabel sein, er schaut skeptisch auf die Möglichkeit, dass das Recycling von Kohlenstoff hat erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt. Er war ein führender Autor des IPCC-Bericht im Jahr 2005 und sagt, dass das Potenzial der Verwertung von Kohlenstoff zu schwach, um ernsthaft zu ändern das Bild der globalen Emissionen. Auch wenn die Chemische Industrie wird alles tun, Ihre Produkte aus Kohlendioxid — was unwahrscheinlich ist — Sie ist nicht in der Lage, genießen alle Emissionen.
Kendra CUL, Mitbegründer von Opus 12, kalifornische Startup-Unternehmen, auch nicht der Auffassung, dass das Recycling von Kohlenstoff vollständig lösen die globalen Probleme mit dem Auswurf. Opus 12 entwickelt elektrochemischer Reaktor, der für die Verwendung der neuen Katalysatoren und erneuerbaren Strom für die Umwandlung von Kohlendioxid in Polymere Bausteine und andere Chemikalien. Kul sagt, dass Opus 12 kämpfen für Carbon XPrize.
«Wir brauchen neue Chemische Weg», sagt Kul.
Der Kampf mit dem Kohlenstoff: können Chemiker verwandeln dreck in Gold?
Ilja Hel