Улавливание и преобразование углерода не должны зависеть от редких металлов

В прошлом году человечество выбросило в атмосферу около 37 миллиардов тонн углекислого газа. Чтобы смягчить наихудшие последствия изменения климата, часть CO₂ можно улавливать на электростанциях и хранить под землёй или преобразовывать в полезные химические вещества и топливо. Эти процессы — «улавливание и хранение углерода» и «использование диоксида углерода» — требуют огромного количества сырья, часто металлов. Для значимого влияния на климат потребуются колоссальные объёмы металлов, поэтому критически важно, чтобы их поставки были устойчивыми и не истощали запасы.

Многие исследуемые технологии не отвечают принципу устойчивости. Например, японские учёные разработали высокоактивный катализатор на основе рения, преобразующий CO₂ в угарный газ, полезный для производства химикатов и топлива. Однако рений крайне редок (менее 10 ppb в земной коре) и в основном используется в авиационных турбинах. Его массовое применение для борьбы с изменением климата привело бы к истощению ресурсов и росту цен. Аналогичные проблемы доступности и стоимости характерны и для другого перспективного катализатора на основе рутения, созданного американскими исследователями.

К счастью, возможна разработка более устойчивых катализаторов в соответствии с принципами «зелёной химии». Исследователи по всему миру, включая автора статьи, работают с распространёнными металлами. Например, был создан алюминиевый катализатор (алюминий составляет ~8% земной коры) для преобразования CO₂ в ценные циклические карбонаты, используемые в батареях и фармацевтике. Этот катализатор можно регенерировать и использовать повторно.

Однако замена редких металлов на распространённые не всегда проста, поскольку распространённость — не всегда замена реакционной способности. Фундаментальные химические различия означают, что простой замены может быть недостаточно для создания эффективного катализатора. Исследования редких металлов, таких как хром или платина, важны для новых открытий. Но для крупномасштабного промышленного применения в борьбе с изменением климата необходимо реалистично оценивать устойчивость всего процесса, учитывая сырьё, энергию, стоимость и углеродный след.