Этанол без кукурузы и другого растительного сырья

Источник: energokeeper.cоm

Ученые Стэнфордского Университета (США) Мэтью Канан и Кристина Ли создали новый катализатор, преобразующий окись углерода в этанол. Это открытие может обеспечить хорошую альтернативу традиционному производству этанола из кукурузы и других сельскохозяйственных культур. В настоящее время этанол получается при помощи высокотемпературной ферментации кукурузы, сахарного тростника или другого растительного сырья. Но для выращивания этого сырья требуется много земли, воды и удобрений. Новая технология позволяет получать значительное количество этанола из воды и оксида углерода при комнатной температуре и нормальном давлении, путем электрокатализа. Как отмечает ассистент профессора Мэтью Канан, до создания практичных устройств еще далеко, но сама возможность концепции уже подтверждена.

Два года назад он и аспирант Кристина Ли создали новый электрод из материала, который они назвали «окисно-модифицированная медь». Такой термин был взят потому, что металлический электрод был изготовлен из окиси меди. Г-н Канан поясняет, что обычные медные электроды состоят из отдельных наночастиц, просто соединенных друг с другом. Окисно-модифицированная медь представляет собой медные нанокристаллы, связанные друг с другом в непрерывную сеть с четко определенными границами зерен. Эта сеть нанокристаллов появляется в ходе преобразования оксида меди в металлическую медь. В новом проекте г-да Канан и Ли построили электрохимический элемент — устройство, состоящее из двух электродов, погруженных в воду, насыщенную угарным газом.

В случае с обычными электродами при подаче напряжения вода разлагается на газообразный кислород (он образуется у анода) и водород (накапливается у катода). Задача состоит в том, чтобы найти такой катод, который приведет к восстановлению монооксида углерода до этанола, вместо восстановления воды до водорода. Большинство материалов не способно восстанавливать монооксид углерода и реагируют только с водой. Единственным исключением является медь, но использование обычной меди малоэффективно. Изготовив электроды из Окисно-модифицированной меди, исследователи добились впечатляющих результатов. При получении этанола и ацетата из оксида углерода и воды фарадеевская эффективность составила 57%. Это в 10 раз выше, чем при использовании обычных медных электродов. Компьютерное моделирование показало, что сеть нанокристаллов имеет решающее значение для достижения высокой эффективности.

Команда Стэнфордсткого Университета сейчас ищет пути для повышения общей эффективности процесса и создания других видов топлива. К примеру, пропанол обладает большей плотностью энергии, чем этанол, но пока нет эффективных способов его производства. Слегка измененный катализатор позволяет получать пропанол с эффективностью 10%, и ученые думают над его дальнейшим улучшением. Для того, чтобы процесс был нейтральным для уровня эмиссии углерода, ученым потребуется использовать возобновляемые источники окиси углерода вместо ископаемого топлива. В частности, уже существуют технологии преобразования диоксида углерода, выбрасываемого в атмосферу при сжигании топлива, в монооксид. Что касается электричества для питания процесса, оно может быть получено из энергии солнца, ветра или других возобновляемых источников.

Рисунок: physоrg.com