Технология напрямую синтезирует жидкие углеводороды из углекислого газа и водорода без промежуточных стадий, а в тестовом режиме уже достигает производительности около 50 кг топлива в сутки.

CO2. CHUYKO SERGEY /Shutterstock/FOTODOM

По данным исследования Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT), опубликованного в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, корейская команда разработала технологию прямого преобразования углекислого газа в жидкие углеводороды. В опытном режиме система уже выходит на уровень около 50 кг топлива в сутки.

Состав исследовательской группы включает специалистов KRICT и университетских исследователей, среди них Хён-Ки Мин (ответственный автор), Чен Цзинъюй (первый автор) и другие участники проекта.

Интерес к технологии связан не только с климатической повесткой. Авторы отмечают, что нестабильность энергетических рынков и перебои поставок нефти и нафты усиливают спрос на альтернативные источники сырья.

Идея состоит в том, чтобы использовать выбросы CO₂ как промышленный ресурс и превращать их обратно в топливо и химическое сырье.

Фото: Korea Research Institute of Chemical Technology

Жидкие углеводороды, полученные на опытно-промышленных установках и хранящиеся в 20-литровых емкостях.

В чем отличие метода

Обычно превращение CO₂ в топливо идет в два этапа. Сначала углекислый газ переводят в монооксид углерода при очень высоких температурах, затем уже проводят синтез Фишера–Тропша, где из CO и водорода получают жидкие углеводороды при высоком давлении.

Новая разработка KRICT устраняет промежуточный этап. Реакция идет напрямую, без стадии высокотемпературного преобразования CO₂.

Как работает технология

Фото: KRICT. Пилотная установка для производства топлива из СО2

Процесс прямого гидрирования CO₂ и водорода проходит при относительно «мягких» для химической промышленности условиях — примерно 270–330 °C и давлении 10–30 бар. Это заметно ниже, чем в классических двухстадийных схемах, где сначала CO₂ приходится превращать в угарный газ при очень высоких температурах.

В основе системы — катализатор, который позволяет сразу получать жидкие углеводороды, минуя промежуточные этапы. Проще говоря, углекислый газ и водород сразу «собираются» в жидкое топливо.

Часть реагентов не вступает в реакцию с первого раза, поэтому их возвращают обратно в систему. Такой цикл повышает общую эффективность процесса. По оценке исследователей, в полезный продукт превращается около 50% исходного сырья.

Сейчас пилотная установка производит около 50 кг жидких углеводородов в сутки — это примерно три 20-литровые канистры топлива. Речь идет не о готовом бензине, а о синтетической смеси углеводородов, близкой по составу к бензиновым и нефтехимическим фракциям, включая нафту — сырье для производства топлива и пластмасс. В дальнейшем разработчики рассчитывают масштабировать технологию до уровня более 100 000 тонн продукции в год.

Иными словами, это не «замена бензина из бутылки», а промежуточный синтетический продукт, который можно дальше перерабатывать в привычные виды топлива или химическое сырье.

Отдельно разработчики подчеркивают, что новая схема проще традиционной. Отсутствие высокотемпературного этапа снижает энергозатраты и потенциально уменьшает стоимость производства. Также отмечается, что катализатор показывает более стабильную работу при длительной эксплуатации установки.

Что касается масштаба воздействия на климат, исследователи отдельно рассматривают сценарии сокращения выбросов CO₂ при переходе к промышленному уровню производства.

Перспектива

При промышленном внедрении технология может снизить зависимость от нефти за счет локального производства углеводородов из CO₂ и водорода.

Разработчики отмечают, что если систему связать с возобновляемой энергетикой, она вписывается в концепцию Power-to-Liquids — когда электричество, улавливаемый CO₂ и «зеленый» водород превращаются в жидкое топливо, пригодное для дальнейшей переработки в бензин, дизель или химическое сырье.