Учені знайшли спосіб перетворювати вуглекислий газ на спирт

Вчені з Торонтського університету в Канаді та Університету Сучоу в Китаї розробили каталізатор, який дозволяє ефективно перетворювати вуглекислий газ на метанол за допомогою світла.

Результати дослідження опубліковані в журналі Angewandte Chemie International Edition.

За словами дослідників, технологія може стати основою для дешевшого виробництва метанолу — рідкого палива та важливої сировини для хімічної промисловості. Водночас вона дає змогу використовувати вуглекислий газ, який є одним із головних парникових газів.

Як працює каталізатор

Основою нової технології став оксид цинку та галію, до структури якого дослідники додали атоми азоту. Таке модифікування змінює властивості матеріалу: каталізатор краще поглинає світло та ефективніше активує водень, необхідний для подальшого утворення метанолу з CO₂.

Важливою особливістю розробки є відмова від рідкісних і дорогих металів, які використовувалися в деяких попередніх підходах. Замість них учені застосували доступніші компоненти, що потенційно може знизити собівартість процесу та спростити його масштабування для промислового використання.

«Азотування ефективно регулює кислотно-основні властивості каталізатора, що сприяє активації водню і подальшому синтезу метанолу», — пояснив співавтор дослідження Денвей Цзін.

Під час експериментів новий матеріал зберігав високу стабільність протягом 90 годин безперервної роботи. Дослідникам вдалося отримати метанол із вуглекислого газу під дією ультрафіолетового випромінювання за температури 340 °C.

Однією з ключових особливостей каталізатора стало формування на його поверхні так званих розстроєних пар Льюїса. Це спеціальні активні ділянки, де атоми розташовані таким чином, що можуть сприяти розриву зв’язків у молекулі водню без використання платини та інших дорогих металів.

Як будуть використовувати винахід

Перетворення CO₂ на корисні хімічні речовини та паливо розглядають як один із перспективних напрямів повторного використання вуглекислого газу. Метанол, який отримують у результаті такого процесу, можна використовувати як рідке паливо, а також як сировину для виробництва широкого спектра хімічних продуктів.

Дослідники вважають, що поєднання доступних матеріалів, використання світла та тривалої стабільності каталізатора створює передумови для подальшого розвитку технологій виробництва палива з вуглекислого газу. У перспективі це може дозволити одночасно використовувати CO₂ як сировину та скоротити залежність від дорогих компонентів під час виробництва метанолу.

Нагадаємо, експериментальний препарат дозволив продовжити тривалість життя дріжджів, черв’яків і плодових мушок до 25%. Дослідники припускають, що в майбутньому подібний підхід може бути перевірений і на ссавцях.