Неконтролируемые выбросы углекислоты и других климатически активных газов, приводящие к парниковому эффекту – одна из главных причин современных экологических проблем. Среди распространенных путей сокращения углекислого газа (СО2) выделяют два ключевых подхода: технологии хранения, предполагающие его консервацию в земной породе, и технологии применения, использующие газ в различных производственных процессах.

Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) и Томского политехнического университета (ТПУ) создали метод получения нано- и ультрадисперсных порошков оксидов металлов, где углекислый газ используется в качестве исходного газообразного реагента.

«Мы создали способ синтеза оксидов металлов в импульсной плазме дугового разряда, где СО2 служит рабочей средой, при этом его разложение происходит не только за счет прямого действия плазмы, но и за счет дополнительных экзотермических реакций окисления металла», – рассказал заведующий лабораторией ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Института X-BIO Иван Шаненков.

Как объяснили авторы, из полученных по новой технологии порошков оксида алюминия можно изготовить керамические изделия с высокими физико-механическими свойствами. Керамика из порошков оксидов титана может использоваться в качестве фотокатализаторов для получения водорода, а из оксидов железа – как высокомагнитный и радиопоглощающий материал.

Уникальная особенность нового подхода в том, что количество затрачиваемой энергии для реализации процесса позволяет переработать в три раза больше углекислоты, чем предполагает стандартная энтальпия разложения СО2. Другими словами, эффективность использования энергии при конверсии углекислого газа составляет около 300 %. Этот показатель у наилучших аналогов составляет не более 80%.

«После образования электрической дуги в уникальном ускорителе, созданном коллегами из ТПУ, формируется плазма, которая затем ускоряется, вовлекая в свое движение металлические частицы с поверхности электродов. Попадая в рабочую камеру с углекислым газом и вступая с ним в реакцию, плазма приводит к его разложению и окислению металлических частиц», – сообщил Шаненков.

Скорость вылета плазмы составляет несколько километров в секунду, а в самой плазме формируются настолько высокие температура и давление, что это приводит к синтезу новых соединений в виде нано- и ультрадисперсных частиц, объяснил ученый.

«Аналогичные исследования по применению плазмы для утилизации СО2 в основном направлены на получение жидких и газообразных продуктов. Наш метод выгодно отличается тем, что позволяет получать твердые вещества в форме порошков, чего ранее никто не делал», – отметил Шаненков.

Получение объемных керамических изделий происходило с использованием установки искрового плазменного спекания.

Финансирование выполнялось в рамках программы Министерства науки и высшего образования РФ по созданию молодежных лабораторий, проект FEWZ-2024-0013.

РИА «Новости»