Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) разработали несколько видов катализаторов на основе карбидов для утилизации углекислого газа (СО2). Новые катализаторы позволяют не только сократить выбросы СО2, но и перерабатывать его в полезные продукты.
Технология утилизации СО2 для нефтегазовой отрасли — совместный проект Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Инженерной школы природных ресурсов и Инженерной школы энергетики ТПУ.
«Перспективным и интересным для промышленных партнёров методом является утилизация СО2 путём закачки углекислого газ в выработанные месторождения. Разработкой таких методов занимаются ученые ИШПР. Эти методы не всегда можно применять из-за проблем с транспортировкой СО2 к труднодоступным месторождениям. Каталитическое направление исследования, которое ведётся специалистами ИШХБМТ, связано с переработкой углекислого газа. Применение катализаторов позволяет ликвидировать выбросы СО2 в любом месте и превращать его в ценные химические продукты», — рассказывает руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Алексей Пестряков.
Катализатор — это химическое вещество, ускоряющее реакцию. Он состоит из двух частей: носителя, который сам по себе является условно нейтральным, и активной фазы, которая наносится на него и ускоряет реакцию. Химики ИШХБМТ в качестве активного вещества использовали никель, в качестве подложки — композитные материалы на основе карбидов металлов, разработанные учёными ИШЭ.
«Катализаторы для утилизации углекислого газа должны обладать такими свойствами, как активность и селективность. Это означает, что они должны быстро перерабатывать СО2 в необходимый целевой продукт с минимальным образованием побочных продуктов. Ещё одно важное качество таких катализаторов — стабильность, то есть способность не разрушаться при нагревании, механическая прочность, а также устойчивость к закоксовыванию, которое снижает их эффективность. Мы предполагаем, что наши карбиды позволят решить эту проблему, поскольку они являются стабильными как носители», — комментирует Алексей Пестряков.
На практике это будет выглядеть следующим образом: через слой катализаторов в реакторе пропускается реакционная смесь, содержащая углекислый газ. В процессе при определённой температуре и давлении СО2 превращается в полезные химические продукты, такие как синтез-газ, метанол, циклические карбонаты.
На следующем этапе исследования научная группа планирует оптимизировать ряд параметров: подобрать оптимальный химический состав катализаторов, который позволит увеличить срок их службы и снизить температуру, необходимую для процесса переработки СО2 в целевые продукты, а также оптимизировать технологические условия процесса: давление, температуру, скорости потоков и другие.
