Ученые Великобритании разработали фотокатализатор, который позволяет использовать энергию света одновременно для разложения пластика и превращения CO2 из выбросов промышленных предприятий в топливо и сырье для производства полимеров.
Один из авторов работы Мотиар Рахаман рассказал, что электроны из молекул переработанного пластика используются для расщепления углекислого газа, который в обычных условиях очень сложно разложить. Благодаря этому получается простейший вид топлива – синтез-газ, а также гликолевая кислота, широко применяемая при производстве косметических средств.
К слову, разработкой способов превращения атмосферного углекислого газа в биотопливо и другие полезные вещества, химики занимаются уже несколько десятилетий. Основная сложность заключается в том, что для расщепления молекул CO2 требуется большое количество энергии. Такая особенность углекислого газа мешает не только людям, но и всем живым существам. Однако небольшая часть растений и цианобактерий научилась разлагать CO2.
И, наконец, ученым удалось создать нанокатализаторы, которые могут проводить аналогичные реакции, но их эффективность пока остается слишком низкой, чтобы применять их на промышленных предприятиях.
Был найден следующий выход из ситуации – необходимо одновременно использовать энергию света не только для расщепления молекул углекислого газа, но и для переработки пластика. Возможным такое применение стало благодаря фотокатализатору, созданному на базе органических соединений кобальта, встроенных внутрь углеродных нанотрубок, а также специального наноструктурированного материала из атомов никеля, меди и палладия. Если первый элемент отвечает за захват и расщепление молекул углекислого газа и превращает его в синтез-газ, то второй – превращает пластик в гликолевую кислоту. Именно этот процесс играет ключевую роль в работе прибора, так как разложение пластика внутри установки сопровождается выделением большого числа свободных электронов.
Разработка британских ученых может использоваться как для переработки чистого углекислого газа, так и для выхлопов промышленных предприятий, в которых доля СО2 обычно не превышает 15%.
Источник: https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00219-2
