Неконтролируемые выбросы углекислоты и других климатически активных газов, приводящие к парниковому эффекту, — одна из главных причин современных экологических проблем, сообщили ученые.
Среди распространенных путей сокращения выбросов 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, использующий углекислый газ 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».
Как объяснили авторы, из полученных по новой технологии порошков оксида алюминия можно изготовить керамические изделия с высокими физико-механическими свойствами, на уровне лучших аналогов. 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%, объяснили создатели. По их словам, 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.
«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, сообщили ученые.
Финансирование выполнялось в рамках программы Министерства науки и высшего образования РФ по созданию молодежных лабораторий, проект FEWZ-2024−0013.
