Исследователи из Японии предложили способ одновременно утилизировать два типа отходов — углекислый газ из выбросов электростанций и отработанные солнечные панели. С помощью переработанных кремниевых пластин, извлечённых из устаревших солнечных батарей, им удалось превратить CO₂ в ценные органические соединения.
В исследовании приняли участие химики из Университета Йокогамы, компании Electric Power Development Co., Ltd. и Центра исследований возобновляемой энергетики при Национальном институте передовых промышленных технологий Японии (AIST).
Роль кремния из солнечных панелей
Основу технологии составляет использование кремниевых пластин, которые ранее служили основой для солнечных панелей. Эти пластины измельчаются и проходят предварительную обработку соляной кислотой (HCl), что позволяет удалить с их поверхности алюминий и повысить эффективность химической реакции.
Как отметил профессор химии Кэн Мотокура, возглавлявший исследование, отходы кремния становятся восстановителем в реакции превращения углекислого газа в органические соединения.
Вместо того чтобы использовать очищенный CO₂, учёные провели реакцию с реальным дымовым газом от тепловой электростанции, в котором содержалось около 14% углекислого газа. Для реакции использовалась вода, катализатор тетрабутиламмонийфторид и переработанный кремний.
Результатом стала прямая конверсия углекислого газа в муравьиную кислоту и формиамид — без предварительной очистки или отделения CO₂ из газа. Это позволяет говорить о высокой практичности и экономичности метода.
На выходе удалось получить до 73% муравьиной кислоты — вещества, широко применяемого в сельском хозяйстве, текстильной и кожевенной промышленности. Вторым продуктом стал формиамид, используемый в фармацевтике и химическом производстве.
Эти химические превращения становятся возможны благодаря способности кремния отдавать электроны, что облегчает разрушение молекул CO₂ и их преобразование в более сложные соединения. Процесс происходит при нормальных условиях, без необходимости в высоких температурах или давлении.
Почему это важно?
По прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к 2050 году количество отслуживших солнечных панелей может достигнуть 60–78 миллионов тонн. При отсутствии эффективной системы переработки значительная часть этого объёма окажется на свалках. Одновременно углекислый газ продолжает оставаться главной причиной глобального потепления.
Новая японская технология предлагает решение обеих проблем. Используя выбросы CO₂ и кремний от отработанных солнечных батарей, учёные создают ценные химические продукты, снижая уровень загрязнения окружающей среды и повышая эффективность обращения с отходами.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Sustainable Resource Management.
