Идеята звучи почти абсурдно на пръв поглед. Вземаш газа, който затопля планетата, прекарваш го през машина и от другата страна извличаш полезни химикали. Без подземно съхранение на въглерод, без компенсации, без търговия с квоти – просто химия. Точно това Фън Дзяо, известен професор в Инженерното училище McKelvey на Вашингтонския университет в Сейнт Луис, работи да постигне от години.
На 11 май Дзяо публикува коментар в Nature Chemical Engineering, в който очертава реалните пречки между лабораторната електролиза на CO₂ и нещо, което индустрията действително може да използва. Статията, написана съвместно с Грегъри Хъчингс и Брейди Крандол, е откровена за това къде се намира технологията и от какво се нуждае, за да върви напред.
Какво всъщност прави машината?
Електролизьорът, с който работи екипът на Дзяо, прилича на стек от метални плочи, заключени в клетка. Горната плоча действа като катод, долната като анод, а между тях стоят слоеве сепаратори, които разбиват химията на въглеродния диоксид. Това, което излиза от другата страна, са платформени химикали като въглероден оксид, мравчена киселина, метанол, етилен, оцетна киселина. Това са все материали, които производителите вече използват за производство на храни, горива и синтетични съединения.
Кръговата част тук е важна. Тези химикали могат да захранят обратно същите индустриални процеси, които са генерирали CO₂ на първо място. Отпадъкът се превръща в суровина. Цикълът се затваря.
Мащабирането е там, където нещата се усложняват
Основният въпрос на Дзяо е ясен – как преминаваш от устройство с размерите на лабораторна маса към такова, което работи в промишлен мащаб? Отговорът включва три проблема, които все още нямат чисти решения.
Първият е компресията. Стекът се нуждае от налягане, за да функционира, но твърде много смазва компонентите, а твърде малко причинява течове. Намирането на правилния баланс е това, което Дзяо нарича “зоната на Пепеляшка” и не е тривиална задача при по-големи размери.
Вторият е топлината. Малките електролизьори управляват температурата естествено. По-големите генерират неравномерна топлина, която влошава производителността и изисква инструменти за моделиране, за да се картографират моделите на потока и да се намерят конфигурации, които остават в работния диапазон, без да вдигат разходите.
Третият е потокът. В малък мащаб химикалите и газовете се движат равномерно през системата. В голям мащаб тази равномерност се нарушава и цялата реакция става по-трудна за контролиране.
Глобална надпревара с високи залози
Дзяо и съавторите му не омекотяват заключенията си за това какво се случва, ако Съединените щати се колебаят.
„Европа и Азия засилват инвестициите в производство на електролизьори и демонстрационни проекти“ – пишат те, описвайки усилията за мащабиране като глобална надпревара.
Без устойчива правителствена подкрепа частните инвестиции няма да последват, а всяка нация, която е разработила ранната наука, но не е успяла да я комерсиализира, просто ще гледа как другите се възползват.
Дзяо е съосновател на стартъп, наречен Lectrolyst, за да тласне технологията отвъд страниците на академичните коментари. Изследването е подкрепено от фондацията “Гейтс” и Националната научна фондация.
Sources:
