Ученые НГТУ НЭТИ совместно с коллегами из Китая получили для переработки метана эффективный катализатор из возобновляемого сырья
Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ совместно с коллегами из Китайского университета горного дела и технологий (Сюйчжоу) создали биоуглерод из скорлупы орехов и абрикосовых косточек для переработки метана. Данный катализатор позволит получить экологически чистый водород без прямых выбросов CO2, что соответствует концепции декарбонизации.
Классические катализаторы для разложения метана используют металлы. Но существует ряд ограничений для их применения: высокая стоимость, подверженность спеканию и закоксовыванию — покрытию слоем углерода в условиях высокой температуры или длительного воздействия. Использование возобновляемого растительного сырья в качестве основы для получения углеродсодержащего катализатора сделает его производство в разы дешевле, отмечает профессор кафедры химии и химической технологии НГТУ НЭТИ доктор химических наук Александр Баннов.
«Сырьем для создания катализатора послужили возобновляемые растительные отходы: скорлупа грецкого и кокосового орехов, косточек абрикоса. Порошок скорлупы пиролизуется, то есть нагревается до температуры 600°С в течение нескольких часов, и получается биоуглерод, который может использоваться для каталитического разложения метана. Каталитические свойства полученных катализаторов оценивались при различных температурах реакции и расходах метана. Кроме того, была изучена взаимосвязь между структурой катализатора и его активностью с помощью сочетания экспериментальных исследований и молекулярного моделирования», — рассказал ученый.
В процессе каталитического разложения метана его молекулы расщепляются на водород и твердый углерод, который осаждается на пористой матрице биоуглерода. В результате получается не только водород, но и углеродные материалы, которые применимы в качестве добавок для создания полимеров, резинотехнических изделий, для модификации асфальтобетонных смесей. Водород, в свою очередь, может использоваться для нужд водородной энергетики как сырье для металлургии и химической технологии.
Каталитические свойства биоуглерода, полученного из растительного сырья, были исследованы при различных температурах реакции и скоростях потока метана. По результатам испытаний биоуглерод из скорлупы абрикоса обеспечивал самый высокий выход и стабильность получения CO2-нейтрального водорода. Это связано с его пористой структурой и наличием зольных примесей, которые обладают каталитическим эффектом, добавляет Александр Баннов.
Совместная разработка новосибирских и китайских ученых — важный шаг в развитии зеленой энергетики, позволяющий решить проблему утилизации органических отходов и получить водород без выбросов диоксида углерода и углеродные наноматериалы с их последующим применением в разных отраслях.
