Реактор, который превращает CO2 в биополимеры

Инновационный технология происходит от Шэньчжэньские институты передовых технологий и Университет электронных и технологических наук Китаяпод руководством Гао Сяна и Ся Чуаня. Эти ученые разработали первый в мире реактор, способный напрямую улавливать CO2, растворенный в морской воде, и превращать его в янтарную кислоту — ключевое химическое вещество для производства биопластиков, таких как полибутиленсульфонат.ПБС).

Установка работает посредством разумного сочетания электрохимии и биотехнологии. Морская вода пропускается через пятикамерный реактор. Там электрическое поле разрывает молекулы воды и высвобождает протоны, создавая кислую среду в одной из камер. Эта кислая среда превращает растворенные карбонаты в газ CO2. Газ через половолоконную мембрану переносится во второй реактор, где катализатор на основе висмута превращает его в муравьиную кислоту.

Именно здесь появляется биологический агент: морская бактерия. Вибрион натригенсгенетически модифицированный для ферментации муравьиной кислоты и производства янтарной кислоты. Это соединение уже широко используется в химической промышленности и является основой биоразлагаемых материалов, позволяющих производить «зеленые» пластмассы без использования нефти или природного газа.

В экспериментах, проведенных с реальной морской водой из залива Шэньчжэнь, система работала непрерывно более 530 часов, сохраняя эффективность улавливания CO2 на уровне около 70%. Стоимость этого процесса оценивается примерно в 230 евро за тонну удаленного CO2, что является чрезвычайно конкурентоспособной ценой по сравнению с самыми передовыми технологиями улавливания углерода, доступными сегодня.

Для создателей проекта важность не ограничивается поглощением CO2. Реальное преимущество — возможность «перерабатывать» углерод в полезные продукты. Реактор имеет модульную архитектуру, что означает, что его можно переконфигурировать для производства других химических соединений, таких как молочная кислота или бутандиол. Такая гибкость открывает путь для множества жизнеспособных применений в промышленности, от фармацевтики до производства биополимеров.

По мнению многих экспертов, это исследование представляет собой смену парадигмы. До сих пор океаны считались в основном пассивными поглотителями углерода, огромными резервуарами, которые удерживают CO2, но мы не можем его использовать. Новый подход превращает море в активный источник сырья для экономики с низким уровнем выбросов.

Если эта система питается от возобновляемых источников энергии, таких как морские ветряные электростанции или генераторы волн, она может работать полностью с нулевым выбросом углерода. Другими словами, сам процесс не приведет к добавлению нового CO2 в атмосферу, одновременно удаляя существующий углерод из моря.

ТО Сян Чэнсянисследователь из Калифорнийского технологического института, не принимавший участия в исследовании, отмечает, что:

Реальная сила этой технологии заключается в ее способности преобразовывать морской CO2 в прекурсор для биопластиков, обеспечивая стабильную производительность и реалистичную стоимость.

Перспектива интеграции таких реакторов в прибрежные объекты или промышленные порты теоретически может снизить концентрацию CO2 в океанах и в то же время предложить жизнеспособную альтернативу производству пластика, заменив традиционные полимеры на основе ископаемого топлива.

Публикация результатов в журнале Природный катализ подтверждает важность этого открытия для научного сообщества. Помимо еще одного прорыва в технологии улавливания углерода, эта инновация предлагает другой способ борьбы с климатическим кризисом: не просто удаляя CO2 из окружающей среды, но и творчески повторно используя его для производства материалов будущего.

[source]