Разработан инновационный подход для преобразования углекислого газа (CO₂) в метан (CH₄) — основной компонент природного газа — при комнатной температуре. Традиционно для этого процесса требуются высокие температуры выше 300 °C, что делает его энергоёмким и дорогостоящим.
Новый метод, который включает в себя просто вращение сырья со стальными шарами, был недавно [опубликован](https://www.nature.com/articles/s41565-025-01949-6) в Nature Nanotechnology.
Под руководством профессора Джонг-Бом Бэка из Школы энергетики и химической инженерии и профессора Хэнквона Лима из Высшей школы углеродной нейтральности в УНIST исследовательская группа объявила об успешном создании механохимического процесса, способного эффективно преобразовывать CO₂ в метан при температуре всего 65 °C.
Процесс
Процесс использует шаровую мельницу — устройство, содержащее небольшие стальные шары диаметром в несколько миллиметров, — заполненное катализаторами и сырьём. При вращении мельницы столкновения и трение активируют поверхности катализатора, позволяя улавливать CO₂ и вступать в реакцию с водородом для производства метана.
Примечательно, что команда достигла 99,2% степени превращения CO₂ при такой низкой температуре, причём 98,8% прореагировавшего CO₂ превратилось непосредственно в метан, а не в побочные продукты.
Процесс также оказался высокоэффективным в непрерывном режиме, поддерживая степень участия в реакции на уровне 81,4% и селективность по метану на уровне 98,8% даже при 15 °C, что ниже комнатной температуры. Это демонстрирует его потенциал для масштабирования в промышленном производстве.
В процессе используются коммерчески доступные оксиды циркония (ZrO₂) и никелевые катализаторы, которые являются доступными и широко используемыми в промышленности. Никель помогает расщеплять молекулы водорода, а оксид циркония усиливает активацию CO₂. Механические воздействия внутри шаровой мельницы создают кислородные вакансии в оксиде циркония, улавливая молекулы CO₂ и позволяя им реагировать с водородом на никелевом катализаторе с образованием метана.
Экономическая эффективность
Экономические оценки показывают, что, поскольку процесс работает при низких температурах и использует легкодоступные катализаторы без предварительной обработки, он может значительно снизить затраты на оборудование и эксплуатацию.
Профессор Лим пояснил: «При использовании возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, этот метод может сократить энергопотребление вдвое по сравнению с традиционными термохимическими процессами».
Профессор Бэк заявил: «Эта технология позволяет преобразовывать CO₂ непосредственно в топливо на месте, без необходимости использования оборудования, работающего при высоких температурах и высоком давлении. Это не только снижает выбросы углекислого газа, но и снижает затраты на инфраструктуру и транспортировку, предлагая перспективный путь к углеродной нейтральности».
Предоставлено [Ульсанским национальным институтом науки и технологий](http://www.unist.ac.kr/index.sko).