Ученые ИОХ РАН, НИТУ МИСИС и МГУ им. М.В. Ломоносова предложили новый способ утилизации углекислого газа (CO2) в монооксид углерода и метанол с помощью рениевых катализаторов. Использование рения и никеля — это большой шаг для разработки эффективных стратегий контроля уровня парникового газа в атмосфере Земли.
Углекислый газ является основным парниковым газом, который накапливается в атмосфере Земли из-за деятельности человека и остается в атмосфере на долгий срок, внося значительный вклад в глобальное потепление. По прогнозам ООН, при сохранении текущего темпа генерации CO2, его концентрация будет только увеличиваться, приводя к изменению климата. Интерес к реакциям с участием CO2 в последние годы находит широкий интерес и у представителей бизнес сообщества, поскольку штрафы за выбросы диоксида углерода компаниями возрастают, в то же время диоксид углерода можно рассматривать как возобновляемый, безопасный и дешевый источник углерода для получения разнообразных продуктов.
«Одним из множества способов снизить уровень CO2 в атмосфере Земли является его вовлечение в различные химические процессы, чтобы получить монооксид углерода, метан или метанол. Монооксид углерода является важным компонентом для производства жидких углеводородов и кислородсодержащих продуктов, необходимых для функционирования химической промышленности, поэтому разработка новых каталитических систем является крайне актуальной и практически значимой задачей», — отметил к.х.н. Александр Кустов, старший научный сотрудник лаборатории нанохимии и экологии НИТУ МИСИС.
Для решения этой задачи в Университете МИСИС были разработаны рениевые катализаторы с использованием твердых суперкислотных носителей: сульфатированного и легированного вольфрамом оксидов циркония.
«Катализаторы на основе благородных металлов проявляют высокую активность в гидрировании CO2, но обладают высокой стоимостью. Металлы триады железа значительно дешевле, однако гораздо менее активны, либо приводят к образованию преимущественно метана. Рений прежде не получал должного внимания со стороны исследователей, несмотря на широкий диапазон степеней окисления, уникальные химические свойства и сочетание высокой активности при сравнительно низкой стоимости», — добавил Александр Кустов.
Ученые НИТУ МИСИС выяснили, что никель-рениевый катализатор на основе сульфатированного оксида циркония проявляет высокую активность в конверсии углекислого газа, при этом селективность образования монооксида углерода составляет более 95% в широком диапазоне температур. Подробности исследования описаны в международном научном журнале Fuel (Q1).
«Университет МИСИС уделяет особое внимание повестке устойчивого развития. В рамках госпрограммы „Приоритет-2030“ в вузе реализуется стратегический проект „Технологии устойчивого развития“. Наши ученые создают новые материалы и технологии для перехода к „зеленой“ экономике, решают прикладные природоохранные задачи ведущих промышленных предприятий. Новый способ утилизации углекислого газа с помощью рениевых катализаторов, предложенный исследователями лаборатории нанохимии и экологии НИТУ МИСИС под руководством д.х.н. Леонида Кустова, будет способствовать уменьшению выбросов СО2 за счет его использования в важных химических реакциях», — сказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Исследование активности, селективности и стабильности подобных систем поможет разработать новые перспективные катализаторы в рамках стратегии низкоуглеродного развития, а также будет способствовать конверсии парниковых газов в ценные продукты, используемые в химической промышленности.
Исследование выполнено в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Технологии устойчивого развития» по программе «Приоритет-2030» (проект К7-2022-062) и при поддержке грантов Российского научного фонда (№
и Минобрнауки России (№ 075-15-2021-591).
