Исследователи обнаружили применение углекислого газа в преобразовании биомассы в биотопливо

Исследователи из Колумбийского университета обнаружили полезное применение углекислого газа (CO₂) в процессе преобразования органических материалов, таких как трава и кора, в топливо. Их результаты показывают, что широкомасштабное применение этой технологии может значительно сократить общие выбросы углерода как за счет утилизации CO₂, так и благодаря созданию более энергоэффективного производственного процесса. Исследование опубликовано на сайте журнала Journal of Environmental Science & Technology.

Поиск углеродно-нейтральных альтернативных источников топлива ведется на фоне растущего мирового энергопотребления и необходимости сокращения выбросов парниковых газов. Биотопливо из биомассы является перспективным возобновляемым источником, но его производство сегодня требует значительных затрат энергии и воды для создания пара, а также часто приводит к дополнительным выбросам CO₂.

Для решения этой проблемы Марко Кастальди и Хайди Баттерман из Школы инженерии и прикладных наук при Колумбийском университете выяснили, что использование CO₂ в самом процессе конверсии биомассы повышает его энергоэффективность и сокращает выбросы углекислого газа.

«Инженерное дело как раз и занимается разработкой процессов, которые извлекают ценность из нежелательных материалов, чтобы помочь сделать мир лучше», — отметил химик-инженер Марко Кастальди.

В своем исследовании ученые обрабатывали 50 различных видов биомассы и угля при температурах от 25°C до 1000°C в среде чистого CO₂ и в смеси пара, азота и CO₂. Они обнаружили, что смесь углекислого газа и пара значительно увеличивает конверсию биомассы в летучие продукты при более низких температурах. Замена 30% пара на CO₂ делает процесс более эффективным, так как CO₂ более реакционноспособен и легче преобразует углеродистый остаток в синтез-газ.

По расчетам исследователей, массовое применение этой технологии может обеспечить глобальную переработку десятков или сотен мегатонн CO₂ в год. Например, для газофикации пляжной травы при низких температурах это создало бы полезное применение для 437 миллионов метрических тонн CO₂ в год, что эквивалентно удалению с дорог 308 миллионов автомобилей. CO₂ для процесса можно получать из промышленных источников, таких как выбросы электростанций или пищевых производств.

Следующим шагом в исследованиях станет дальнейшее изучение механизмов этого процесса и тестирование различных потоков отходов, таких как муниципальные и сельскохозяйственные, для поиска возможностей внедрения катализаторов и улучшения качества биотоплива.