Jak vyrobit metan z oxidu uhličitého a slunečního záření?  
Metan v dnešní době funguje spíše jako fosilní surovina a skleníkový plyn. Co kdybychom ho ale vyráběli přeměnou z oxidu uhličitého, přičemž by potřebnou energii obstaralo viditelné světlo slunečního záření? Metan by se rázem stal mnohem zelenější surovinou, která by přispívala ke snížení naší závislosti na fosilních palivech.
Metan pod ledem. Kredit: Jakub Fryš, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
Metan pod ledem. Kredit: Jakub Fryš, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Metan je hlavní složkou zemního plynu. Při jeho využívání se metan stává fosilním palivem. Zároveň představuje velmi účinný skleníkový plyn. V dnešní době to není zrovna recept na popularitu. Co kdyby se ale metan vyrobil zelenou cestou z oxidu uhličitého, s využitím slunečního záření? V  takovém případě by šlo o podstatně udržitelnější plyn, který by bylo možné použít jako palivo nebo třeba surovinu pro průmyslovou výrobu.

 

Emma Lovell. Kredit: University of New South Wales.
Emma Lovell. Kredit: University of New South Wales.

Odborníci australské University of New South Wales přišli s technologií, která to umí. Poeticky řečeno, vyrábí syntetický metan ze vzduchu a slunce. Pokud by se podobná technologie široce rozšířila, podstatně by přispěla ke snížení naší závislosti na fosilních palivech.

 

Emma Lovellová a její kolegové použili specifické katalyzátory a materiály, které umožňují při působení viditelného světla přeměňovat oxid uhličitý na metan. Výhodou je nejen snižování emisí uhlíku, ale také produkce ceněné chemické látky.

 

Logo. Kredit: University of New South Wales.
Logo. Kredit: University of New South Wales.

Přeměna oxidu uhličitého na syntetický metan vytváří cirkulární ekonomiku, systém uzavřené smyčky, který snižuje závislost na fosilních palivech. Přímé využití slunečního záření lze využít i na rozklad přítomné vodní páry. I to snižuje náklady na energii potřebnou k přeměně oxidu uhličitého na metan.

 

Lovellová a spol. katalyzují selektivní syntézu metanu z oxidu uhličitého s pomocí niklu podporovaného černým a plazmonickým nitridem titanu (Ni-TiN). Plazmonický materiál se vlivem viditelného záření ohřívá, což napomáhá požadovaným chemickým reakcím.

 

Výzkum pokračuje dál. Vědci se zaměřují na převedení nové metody syntézy metanu z laboratorního prostředí do průmyslové výroby. Zhruba do roka by měl vzniknout demonstrační prototyp zařízení, které bude vyrábět metan tímto způsobem. Kromě toho badatelé zkoušejí použít tento postup i pro výrobu dalších podobných sloučenin z oxidu uhličitého. Mohlo by to vést k udržitelnější výrobě dalších zajímavých chemických látek.

 

Literatura

University of New South Wales Sydney 27. 2. 2024.

EES Catalysis 2024, Advance Article.

Datum: 28.03.2024
Tisk článku

Související články:

Katalyzátor z nanomědi recykluje oxid uhličitý na ethen     Autor: Stanislav Mihulka (18.01.2018)
Zeolit z kočičích záchodků skvěle odstraňuje metan z atmosféry     Autor: Stanislav Mihulka (16.01.2022)
Terminátorský trik: Kapalný kov rychle mění oxid uhličitý na pevný uhlík     Autor: Stanislav Mihulka (22.01.2022)
Splněný sen: Nový katalyzátor dělá z metanu metanol za pokojové teploty     Autor: Stanislav Mihulka (01.07.2022)



Diskuze:

Přeměna...

Ladislav Strnad2,2024-03-29 00:23:20

Jaká bude asi energetická bilance toho procesu?

Odpovědět

Hehe...

Many More,2024-03-28 23:52:40

A proč soudruzi z Nového jižního Walesu nevyrábějí ze slunce a ze vzduchu rovnou (mnohem užitečnější) igelitové pytíky?
P.S.
Takovou malichernost, že o vodíku, který je k výrobě metanu potřeba, neb je jeho nedílnou součástí, článek mlčí a zmínky o něm jsou až v diskusi, netřeba vůbec komentovat. Mohlo by to pak vypadat, že se čtenář nechal zmást a předpokládal, že článek psali lidé znalí věci :-)

Odpovědět

Petr Nováček,2024-03-28 19:14:19

Jakou to má účinnost, kolik to bude stát? Jinak Power2Gas už dávno existuje. Vyrobí se elektrolýzou vodík a ten se nechá zreagovat s CO2 a vznikne metan.

Odpovědět


Re: Sabatierova reakce

Jitka Chmelová,2024-03-28 20:52:29

Účinnost se možná zvýší použitím vylepšeného katalyzátoru, jinak je nesmysl v článku, že se metan vyrobí z CO2, pořád je to Sabatierova reakce s vodíkem, která je exotermní, jen potřebuje iniciační teplo.

Odpovědět


Re: Re: Sabatierova reakce

F M,2024-03-29 21:34:28

On ten originál je právě o tom katalyzátoru, přesněji o "jeho podkladu". TiN-Ni v různých poměrech, bez vzácných kovů. Mělo by se dosahovat poměrně vysokých teplot (nevím jestli ne koncentrací světla). Hodně se využívá toho že je černý. Tedy přesněji zkoumá jak se materiál chová v různých poměrech. Kdy se zvyšuje teplota, kdy reaktivita. Množství nežádoucího produkovaného CO.
Postupně se v řetězci od původního článku, kde bylo jen minimální odběhnutí k "povinnému" oteplování, mění poměr mezi vědou a PR.

Odpovědět


Re: Re: Re: Sabatierova re akce

Josef Hrncirik,2024-04-03 08:37:34

Se Sabatierovou reakcí CO2+4H2 = CH4+2H2O nejsou žádné významné technické problémy. Probíhá snadno na dostupném a stabilním Ni katalyzátoru. Je zbytečně příliš exotermická, takže významná část energie zreagovaného H2 se uvolňuje jako obtížně využitelné středně potenciálové teplo. Problém není ani s kinetikou či vedlejšími produkty. Tyto problémy jsou naopak nutné s endotermickou redukcí CO2 + H2 na zajímavý CO pro syntézy zajímavějších produktů než jen velmi snadno připravitelného CH4.
Článek lže jako když tiskne:
"The Sabatier reaction for CH4 synthesis is widely studied in the scope of CO2 valorisation. The use of sunlight as a direct energy input is motivated by the energy intensive nature of CO2 conversion. Intrinsic solar heating (photothermal) can directly offset large scale heating requirements".
Reakcí totiž vzniká teplo rychle a ve zbytečně velkém množství a přisvětlování pouze způsobuje problémy s chlazením a využitím zbytečného nízkopotenciálového tepla ze světla.
Ďábel Lži připouští: "The CO2 methanation reaction is exothermic by nature. However, activation of the stable CO2 molecule requires a high amount of energy, often in the form of heat"
Lež jak věž! Při reakci se uvolní více tepla než bylo spotřebováno na aktivaci!
Tváří se, že chápe o co jde, ale dále stále zatvrzele šíří zvrácené bludy zatajením souvislosti.
"The CO2 methanation reaction is exothermic by nature. However, activation of the stable CO2 molecule requires a high amount of energy, often in the form of heat. In the effort to approach net zero emissions, fossil derived energy must be minimised within the conversion process. ... a proto budiž Světlo a Plazmoni! ... Moreover, electronic effects induced by illuminating a suitable catalyst support has the potential to invoke positive effects, mediating the way the reaction unfolds to boost CH4 selectivity over CO, a common by-product of CO2 methanation."
Za běžných podmínek S. reakce není CO problém, ale spíše nerealizovaný zisk. V kontrolním pokusu bez plazmoni taky nevznikal.
Po dlouhém pobytu na ostrém slunci bez vody melou stále urputněji svůj Plazmoní Blud:
"Each spectral light range, when harnessed using appropriate light responsive catalytic materials, can help promote CO2 reduction. The efficient and direct use of sunlight alleviates the reliance on external energy inputs. Catalyst selection fundamentally dictates the mechanism and wavelengths of light absorption, the material characteristic activated and the means by which the captured energy can influence the overall reaction.Incorporating renewable energy, such as abundant sunlight, within the process is essential." ... a stále pytlíkují světlo do re aktoru, kde žádný (kýžený?) CO ani nevznikal!
Abstract článku.
A UNSW-led team developed a process that turns CO₂ into a cleaner and greener form of methane that could reduce reliance on natural gas that fuels climate change. (= 30x? horší než CO2).
Engineers at UNSW have developed a way to produce a synthetic fuel from carbon dioxide using only sunlight a nutně čtyřnásobek molů H2 naturally, vithout any doubt from pressure bottles.
The research team’s process involves utilising light and heat to induce a reaction which creates synthetic methane from CO₂.
Their research, published in EES Catalysis, could help to reduce reliance on fossil fuels.
“Methane is the major component of natural gas, and already widely used as a source of fuel, but is also a powerful greenhouse gas (= 30x? horší než CO2). Creating synthetic methane using only the natural resource of the sun is a cleaner and greener alternative for usage in heavy transportation, shipping, and other specific industries where gas usage is essential,” Dr Emma Lovell layed.
“By employing specific catalysts and support materials, we have demonstrated a new pathway for visible light to drive the conversion of CO₂ into methane. This not only contributes to the reduction of carbon emissions, but also adds value to the captured CO₂ by creating a valuable chemical product ? CO.”
Led by the team from the School of Chemical Engineering, Professor Rose Amal, Dr. Priyank Kumar, Dr. Emma C. Lovell, Yi Fen (Charlotte) Zhu, Associate Professor Jason Scott, Dr. Bingqiao Xie, and Dr. Jodie A. Yuwono (expert na joodlování), their work not only tackles environmental concerns, but also leverages renewable energy to power the conversion process.
K opakované recitaci lži se připojuje celý sbor zločinců hitem:
"The Greater Impact: What This All Means!"
... “Being able to directly use sunlight reduces the costs required for energy generation to facilitate the reaction. This alleviates one of the major challenges in the pursuit and application of CO₂ derived fuel, which is contingent on the availability of low-cost, low carbon energy inputs,” PhD candidate Zhu says.
The transformation of waste CO₂ into synthetic fuel creates a circular fuel economy. This means it creates a closed-loop system addressing environmental concerns and lessening reliance on fossil fuel extraction. This approach fosters sustainability by reusing carbon emissions and mitigating impact on the environment.
Affordable energy generation also plays a crucial role in this process as the direct and efficient utilisation of sunlight offsets power consumption and associated overhead costs for the reaction. This leads to reduced production costs for synthetic fuel, making it more economically viable and accessible.
Finally, the diverse chemical applications of this research extend beyond fuel production. The team is currently applying the findings to visible light-assisted CO₂ conversion into other high-value chemicals, potentially impacting a wide range of industries, from fuel production to pharmaceuticals. This versatility highlights the potential for broader innovations and solutions stemming from sustainable energy research.
“One of the most promising aspects of this research is its potential impact on industries like fuel production, cement manufacturing, biomass gasification and pharmaceuticals. I would say it represents a more sustainable fuel alternative by closing the carbon loop,” A/Prof. Scott says.
“In terms of converting the CO₂ into value-added products, this represents a much cleaner alternative than products which currently rely on fossil-fuel derived precursors for their manufacture.
“Looking ahead, we are already envisioning a New Future Direction!”
That Direction could be an expansion of the range of carbon-based products that can be synthesised from CO₂ with high selectivity, and secondly, designing and constructing larger-scale prototype systems capable of demonstrating the light-assisted approach on an industrial scale.
“The biggest challenge l(Y)ies in being able to effectively introduce the light into a larger-scale system to illuminate the particles completely. We are exploring methods such as harnessing sunlight to drive multiple phenomena simultaneously, like solar-thermal alongside light assistance,”
Prof. Scott added za sbor vědeckých eunuchů z andělských kurů ve vysoké toonině sopránem definitivní pronikavé:
"AMEN! amen."
V supplementech na d3ey00315a1.pdf (rsc.org) je na obr. S1-S4 schema klasické Sabatierovy aparatury pro reakci CO2+4H2=CH4+2H2O s H2 i CO2 z tlakových lahví a osvětlením 0,9 W vis./cm2 LED diodami PRC, tj. vše = 10x jasnější než Slunce.
Opékání vraných Plasmoňů ve slunečních koncentračních táborech nemělo vliv na produkci toxického CO gas, dokonve se ukázalo že i produkce CH4 potmě je větší než s plasmony.
Laskavé čtenáře těšící se na liquidaci zápachu z pěstíren pomocí vraných plasmoňů zavedli do bažinatého zcestí složitou teorií DFT funkcionálů plazmoňů.
“Currently, we are conducting experiments at the lab scale, aiming to advance to demonstration/prototype scale within approximately a year. Following that milestone, our goal is to transition to pilot scale and ultimately to commercial/industrial scale.”
This research involved a collaborative effort by the UNSW School of Chemical Engineering and School of Photovoltaic & Renewable Energy Engineering, the University of Adelaide, and CSIRO.

Experiment provalil, že ani pár osvícených vraných plazmoňů nehne s klasickou proměřenou S. reakcí.
Problem is not: Making light woek, but

MAKING CRIMINALS WORK!

(a sehnat levné H2 bomby)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Sabatierova re akce

F M,2024-04-03 22:05:26

Mi tam vypadla u toho světla koncentrace, to bude ten ekvivalent v LED. Jinak mi tam v tom originále připadla spousta věcí rozporuplných a protichůdných i v těch grafech, tak jsem z toho raději do diskuse nic nevyvozoval. Koukám a jsem rád, že nejsem jediný kdo na to koukal jak Mimoň.
Trochu na obhajobu autorů, myslím že dovedli technicky slušný kus práce, akorát škoda té dezinpretace a (eko)blabolů okolo.
U toho CO, jak těžce by se odděloval? Nemůže být proto nežádoucí příměs?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Sabatierova re akce

Josef Hrncirik,2024-04-04 06:06:23

Dobře proměřenou a technologicky ověřenou S. reakci lze jedině ..urvit.
To se Protinožcům stojícím v prudkém poledním slunci na hlavě dokonale podařilo.
CO se dá snadno vypírat a čistit pomocí tvorby komplexů s Cu2Cl2 a IG Farben upozornila i na možnost vyzneužití odpadního human HmGb. IG bez NS hledá možnosti výroby formylnitrilu třeba i zoufalou reakcí 2TiN + 2CO = 2TiO + oxalyldinitrile k další hydrogenaci či alespoň hubení kůrovce.
I Draslovka Kolín/Labem výrobu formylnitrilu již dávno převedla do USA kvůli cenám fosilního střevního plynu.
Synthesi synthesního gazu měl zvládnutu již maršál Goehring.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz