Углеродные нановолокна научились получать буквально из воздуха
Учёные из США нашли способ извлекать углекислый газ (CO2) из воздуха и создавать из него ценный материал – углеродные нановолокна.
Разработчики назвали процесс получения нановолокон STEP (Solar Thermal Electrochemical Process), но между собой они называют его "алмазы с небес".
Система работает на солнечных батареях и требует напряжения всего в несколько вольт, которое используется для работы ванны с расплавленным электролитом – карбонатом лития, нагретым до температуры в 723 градусов Цельсия.
Через эту ёмкость продувается атмосферный воздух, а углекислый газ, содержащийся в нём, растворяется в электролите и разлагается под воздействием температуры и электрического тока, пропускаемого через электроды из никеля и стали. Углеродные нановолокна появляются на одном из стальных электродов устройства. Впоследствии их можно извлечь и использовать.
В настоящее время система позволяет произвести 10 граммов нановолокон за час работы. Изобретатели рассчитывают, что промышленное масштабирование процесса в один прекрасный день может оказать влияние на выбросы CO2 и сократить количество углекислого газа в атмосфере.
Данный способ дешевле других методик изготовления углеродных нановолокон, существующих на настоящий момент. По оценкам производство одной тонны материала будет обходиться приблизительно в $1000.
"До сих пор производство угдеродных нановолокон было слишком дорогостоящим и, по сути, не окупалось", – рассказывает один из авторов исследования, профессор Стюарт Лихт (Stuart Licht) из Университета Джорджа Вашингтона. Он представил свою разработку на осенней встрече Американского общества химиков в Бостоне.
Углеродные нановолокна в настоящее время используются во многих высокопроизводительных устройствах, в том числе в электронных компонентах и аккумуляторах. Если затраты на производство углеволокна будут снижены, то эти наноструктуры получат более широкое применение, например, они будут использоваться при создании прочных и лёгких композитов, используемых в авиационных и автомобильных промышленностях.
Идея превращения углекислого газа, извлечённого из воздуха, достаточно популярна. Однако до сих пор практического её воплощения в жизнь учёные так и не придумали. Профессор Лихт уверен, что его проект ждёт успех, ведь система не требует высоких энергетических затрат. Он также полагает, что данная система – "разумный путь, который снизит уровни углекислого газа в атмосфере".
Эксперты соглашаются, что процесс выглядит перспективно и крайне интересно в лабораторном масштабе. Но они не уверены, что электродный способ получения может быть расширен до промышленных масштабов, ведь в таком случае придётся иметь дело с огромными объёмами газа, но при этом не факт, что это существенно улучшит состояние атмосферы.
"Мы рассчитывали, что, если наша система займёт площадь около 10% площади пустыни Сахара, этого может быть достаточно, чтобы сократить уровни углекислого газа в атмосфере до доиндустриального в течение 10 лет", – отвечает на это Лихт.
Подробности исследования Лихта и его коллег были опубликованы изданием Nano Letters.
