Хранение возобновляемой электроэнергии в молекулах может решить две проблемы одновременно: во-первых, экологически вредный СО 2 может использоваться в качестве исходного сырья, а во-вторых, он может увеличить способность хранить возобновляемую электроэнергию в химических связях в течение длительных периодов времени. Последнее необходимо, поскольку традиционные батареи еще не способны обеспечить достаточную гибкость, стабильность и безопасность для хранения энергии ветра и солнца в больших масштабах в течение длительных периодов времени. Исследователи из Утрехтского университета опубликовали в этом месяце Перспективную статью о статусе «сила метана» в Nature Catalysis.

Первый автор Шарлотта Фогт говорит: «Помимо понимания фундаментальных физических и химических концепций, лежащих в основе каталитических реакций, мне особенно интересно знать, может ли и как исследование, которое я делаю, повлиять на общество. Вот почему я хотела начать это социально значимое, но все же проект фундаментальных исследований «.

В десять раз дешевле

Другим процессом, который может использоваться для хранения электричества в молекулах, является преобразование воды в водород посредством электролиза. Этот процесс дешевле, чем метанирование, потому что он включает меньше стадий реакции. Теперь исследователи подсчитали, что, несмотря на более высокую стоимость процесса, все же может быть выгодно производить метан из CO _2, потому что хранение метана в десять раз дешевле, чем водород. Таким образом, мы можем хранить электричество в течение сезонов потенциально более дешевым способом, чем при использовании только водорода.

«Важной частью этой идеи является то, что мы не отправляем метан в дома, где он повторно выделяется в виде CO ₂ , а скорее перерабатываем этот углерод снова и снова в замкнутом процессе», — говорит Фогт. «Этот процесс использования метана в качестве химической батареи имеет общую эффективность примерно 34%, поэтому нам нужно много CO _2, чтобы наша батарея стала достаточно большой». Другим вариантом является получение метана из устойчиво обеспеченных биомассой или муниципальными отходами. В этом случае метан может быть отправлен в дома через нашу сеть природного газа. Однако без налога на углерод этот синтетический природный газ (CNG) будет дороже, чем ископаемый метан, поэтому маловероятно, что этот процесс осуществится в ближайшем будущем.

Перспективное направление исследований

Таким образом, исследователи приходят к выводу, что «Энергия для метана» действительно является многообещающим научным направлением для определенных географических «сладких мест» в мире, где много выбросов CO ₂ (например, вблизи крупномасштабной промышленности, называемой точечными источниками), а также производства возобновляемых источников энергии. электричество . Примерами таких точечных источников CO ₂являются нефтехимическая и металлургическая промышленность, обе из которых представлены в Нидерландах. Исследователи, наконец, приходят к выводу, что будущее энергоснабжения, зависящего от ископаемого топлива, в основном зависит от того, насколько быстро мы сможем значительно снизить конверсию воды в водород, а в конечном итоге напрямую превратить воду и СО ₂ в углеводороды, что мы можем непосредственно использовать в энергосистеме транспортировки,метан, являющийся примером этого.

Работа включала тесное сотрудничество между профессором Гертом Яном Крамером из Института устойчивого развития им. Коперника при Утрехтском университете и Шарлоттой Фогт, Маттео Монаи и профессором Бертом Векхайзеном, которые являются химиками из группы неорганической химии и катализа Университета Утрехта.

Берт Weckhuysen: «Как научные исследователи, мы обязаны осознавать социально-экономическое влияние нашей науки, и в частности каталитической химии. Сотрудничая таким образом, мы используем наши объединенные знания, чтобы помочь определить, на какие направления исследований и технологий общество должно поставить акцент.»