Морские ежи легко справляются с проблемой диоксида углерода

Источник: computerra.ru

Правда, не только ежи, но и другие морские организмы связывают диоксид углерода с ионами кальция, растворенными в воде, и образуют карбонат кальция. Что касается людей, человечество ежегодно выпускает около 33400 млрд. тонн CO₂ (из них 45% остается в атмосфере). В среднем, один автомобиль с бензиновым двигателем производит тонну CO₂ на каждые 4000 км пробега. В качестве временной меры по борьбе с парниковым газом предлагалось закачивать его под землю. Но это дорогостоящий и сложный процесс, чреватый многими рисками. Еще один путь — связывание диоксида углерода при помощи фермента карбоангидразы. Но фермент тоже имеет высокую стоимость, и не слишком эффективен. Проблема в том, что он теряет активность в кислых условиях, а одним из продуктов реакции является угольная кислота. Это означает, что фермент действует только в течение короткого промежутка времени.

Исследователи Университета Ньюкасла (Великобритания) обнаружили, что никелевый катализатор эффективно способствует преобразованию диоксида углерода в карбонат кальция. Идею подсказали именно морские ежи. Как поясняет руководитель проекта доктор Лидия Шиллер, открытие было сделано почти случайно. Вместе с коллегами доктор анализировала реакцию образования угольной кислоты. Эта реакция происходит при контакте диоксида углерода с водой и нуждается в катализаторе. В то же время, ученые наблюдали за тем, как морские организмы поглощают СО₂ и фиксируют его в своих скелетах. Изучая поверхность личинок морского ежа, исследователи обнаружили высокую концентрацию никеля на экзоскелетах.

Создав никелевые наночастицы с большой площадью поверхности, ученые добавили их в качестве катализатора в реакторы получения угольной кислоты. В итоге было зафиксировано полное удаление CO₂. Как отмечает ведущий автор исследования аспирант Гаурав Бхадури, главное преимущество никелевого катализатора в том, что он работает независимо от уровня рН окружающей среды. Кроме того, он в 1 000 раз дешевле карбоангидразы. Наконец, за счет магнитных свойств металла наночастицы легко извлечь из реактора для повторного использования. Доктор Шиллер и аспирант Бхадури создали установку по связыванию диоксида углерода. Газ, подаваемый по трубе сверху, проходит сквозь толщу воды с большим количеством взвешенных наночастиц никеля.

Внизу установки образуется твердый карбонат кальция (он получается за счет взаимодействия угольной кислоты и присутствующих в воде ионов кальция). По мере накопления карбоната, его извлекают из установки. Этот побочный продукт безопасен, и может использоваться в строительстве. Технология уже запатентована, в данный момент ученые ищут спонсоров для ее внедрения. Конечно, такие приборы нельзя устанавливать в любых условиях — к примеру, на выхлопные трубы автомобилей. Но для электростанций, работающих на угле, и крупных промышленных предприятий они как подходит как нельзя лучше. С их помощью заводы могут захватывать весь объем CO2 еще до того, как газ попадет в атмосферу, и преобразовать его в безопасный, стабильный и полезный продукт.