До недавнего времени диоксид углерода считался вредным для экологии побочным результатом работы промышленности, главной причиной глобального потепления и убийцей климата. В ЕС была принята программа CCS (Carbon capture and storage – улавливание и хранение углерода) по захоронению его под землей. Новые технологии позволяют использовать его в качестве сырья для производства топлива, химического сырья, пластика и т. д.
Алессандра Квадрелли, изучающая в Лионском университете возможные концепции переработки, считает, что наука недооценивает возможности СО2 – у него есть потенциал стать одним из основных сырьевых материалов химотрасли. Она подсчитала, что благодаря новым технологиям переработки СО2 можно добиться 10%-ного снижения объемов парникового газа – это примерно столько же, сколько благодаря технологии CCS собираются захоронить под землей. Эксперт по СО2 концерна Bayer Мартина Петерс заметила, что переработка диоксида – “горячая тема будущего”. Эксперты из американского министерства энергетики не собираются упускать этот шанс. С 2010 г. США инвестировали $106 млн. в изучение свойств диоксида углерода. Немецкое правительство выделило на это EUR100 млн. К тренду подключаются химкомпании Evonik, Basf, Bayer и энергетические Siemens, RWE и EnBW. Следствием этой заинтересованности в ближайшие годы станет использование газа при производстве предметов потребления – от шлепанцев до таблеток. Раньше проекты переработки СО2 упирались в его инертность: без значительных энергозатрат извлечь углерод из газа не получалось. Новые технологии позволили применять его в доселе неслыханных объемах. Благодаря катализаторам ученые научились активизировать СО2, который теперь реагирует с жидкостями или солями. А они используются в производстве пластмассы или строительных материалов. “Эксперты долго не знали ничего об этих процессах”, – говорит Джо Джонс из американской компании Skyonic, производящей из диоксида углерода известь и соду для строительной сферы. Это не единственное применение углекислого газа в строительстве: всего из него производится более 26 стройматериалов. За свой экологический цемент из СО2 получил множество наград британский стартап Nоvacem. К пионерам отрасли принадлежит и компания Novomer из Бостона, ставшая первым в мире массовым производителем пластмасс из диоксида углерода. В компании продолжают исследовать другие возможности для переработки СО2. От пионеров отрасли не отстают китайские и европейские производители химикатов. Так, BASF из немецкого Людвигсхафена вместе с Siemens презентовала пылесос с черным блестящим корпусом из пластмассы, в состав которой входит СО2. Хотя в нем есть и другие пластмассы, в целом же такой пылесос обладает лучшим экологическим балансом, чем если бы диоксид углерода был похоронен под землей, утверждает менеджер проектов BASF Анна-Катарина Брым. Точные цифры она не озвучила, сообщив, что в лаборатории каждую неделю утилизируется до полутонны диоксида углерода и вместе с нефтяным компонентом переплавляется на тонну прозрачного полипропиленкарбоната. Новинку BASF адресует растущему количеству экосознательных потребителей. Но сначала новый пластик будет испытан в виде распадающейся в природных условиях упаковки. Клиенты сберегают исчерпаемые ресурсы (нефть), сократят количество мусора и будут способствовать уменьшению парникового эффекта.
До сегодняшнего дня химиндустрия очень зависела от нефти, поэтому данный тренд станет кардинальным изменением в динамике развития отрасли. Для снижения зависимости Bayer сотрудничает с энергетическим концерном RWE в качестве поставщика СО2. С 2015 г. начнется промышленный выпуск СО2-пластика. Все это идет на пользу климату. Пластики из СО2 являются долгосрочным хранителем парникового газа, считает химик Вальтер Ляйтнер из RWTH в Аахене. У продуктов долгий срок жизни и они подлежат переработке. Диоксид углерода связан в материале – только если его сжечь на мусороперерабатывающем заводе, то газ улетучится в атмосферу и нанесет вред окружающей среде.
Сейчас Bayer пробует производить муравьиную кислоту на базе СО2. Речь идет о распространенном веществе, которое действует и как средство против обледенения, и служит основой для таблеток от ревматизма или в качестве пропитки для кожаных изделий. Были попытки производить из СО2 топливо. Исследователи прежде всего интересуются метанолом, который, как и этанол, является горючим. Но при его производстве СО2 связывается и гигатонны парниковых газов исчезают из атмосферы. В японской Осаке заложены основы для производства метанола. Химконцерн Mitsui Chemicals с 2009 г. производит на фабрике до 100 т метанола в год. Пока производство затратнее, чем его традиционное получение из нефти, признают в компании. Ирландская компания Carbon Recycling продвинулась дальше. Используя геотермические источники энергии, в 2011 г. она построила фабрику стоимостью EUR15 млн., которая производит до 4 тыс. т метанола в год. Сырьем для нее служит СО2 из выбросов близлежащей ТЭС. Продукция используется в продаваемом в Европе топливе, к которому разрешается добавлять до 3% метанола.
СО2-отрасль, которая полагается на возобновляемые источники энергии, несет пользу климату и сберегает полезные ископаемые. Образцом такой работы является сама природа: растения перерабатывают углекислый газ посредством солнечного света в биомассы, углеводород, жиры и белки. Провести фотосинтез в лаборатории – давняя мечта химиков. BASF и EnBW, например, пытаются трансформировать СО2 с помощью солнечного света в топливо. Стартап Sunfire из Бремена видит ту же цель: при электролизе вода разделяется на кислород и водород, который в ходе нескольких реакций синтеза соединяется с СО2 и превращается в бензин, дизель или керосин. Энергию для процесса предоставляют солнечная и ветряные электростанции. А компания Climeworks из Цюриха придумала для технологии Sunfire фильтр, который выуживает необходимый СО2 из атмосферы. Дуэт оценивает стоимость производства топлива на начальном этапе в EUR1,2-1,5/л. В следующем году они собираются запустить первый завод. Выход на рынок “солнечного топлива” обещает стать сенсацией, говорит А. Квадрелли. Тогда было бы все равно, из какой трубы выбрасывается СО2, если в других местах он улавливается искусственными деревьями или листами. Это бы замкнуло круговорот углекислого газа в природе, о котором мечтают ученые. (Инвестгазета/Химия Украины, СНГ, мира)