Новый способ утилизации углекислого газа в монооксид углерода (CO) и метанол (СН₃ОН) с помощью рениевых катализаторов для снижения концентрации углекислого газа в атмосфере разработали специалисты Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ МИСиС) и МГУ им. М. В. Ломоносова, 8 марта сообщает пресс-служба НИТУ МИСиС.

Являясь преобладающим парниковым газом, углекислый газ (диоксид углерода, CO₂) накапливается в атмосфере Земли и, оставаясь в ней на долгий срок, вносит значительный вклад в глобальное потепление. Текущий темп генерации CO₂ с выбросом в атмосферу приведет к дальнейшему увеличению его концентрации, что будет способствовать изменению климата.

Возрастающие штрафы производителям за выбросы углекислого газа вызывают у представителей бизнес сообщества интерес к реакциям с участием CO₂. Тем более что тот же диоксид углерода, по сути, является возобновляемым, безопасным и дешевым источником углерода, который и сам, и его производные могут быть использованы для получения различных продуктов.

Старший научный сотрудник лаборатории нанохимии и экологии НИТУ МИСиС к. х. н. Александр Кустов пояснил:

«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».

Для решения этой крайне актуальной и практически значимой задачи в рамках стратегического проекта МИСиС «Технологии устойчивого развития» были разработаны рениевые катализаторы на основе твердых суперкислотных носителей: сульфатированного и легированного вольфрамом оксидов циркония.

«Катализаторы на основе благородных металлов проявляют высокую активность в гидрировании CO₂, но обладают высокой стоимостью, — отметил Александр Кустов. — 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».

Исправляя эту ситуацию, исследователи НИТУ МИСиС провели исследования и экспериментально установили высокую активность в конверсии углекислого газа никель-рениевого катализатора на основе сульфатированного оксида циркония. При этом селективность образования монооксида углерода составляет в широком диапазоне температур более 95%.

Исследование возможности использования рения и никеля стало важным шагом для последующих разработок эффективных методов контроля уровня углекислого газа в атмосфере Земли, а также конверсирования парниковых газов в ценные химически продукты, используемые промышленностью.

Результаты исследования авторы подробно описали в статье «Катализаторы, содержащие рений, на основе суперкислотных носителей ZrO2 для утилизации CO₂», опубликованной в международном научном журнале Fuel (Q1).