Убийца климата меняет имидж

недавнего времени диоксид углерода категорически считался вредным для экологии побочным результатом работы промышленности, главной причиной глобального потепления и убийцей климата. Более того, в ЕС была принята программа CCS (Carbon capture and storage — улавливание и хранение углерода) по захоронению его под землей. Как оказалось, новые технологии позволяют использовать его в качестве сырья для производства топлива, химического сырья, пластика и т.д.

Алессандра Квадрелли — исследовательница, изучающая в Лионском университете возможные концепции переработки, считает, что наука недооценивает возможности СО2 — у него есть потенциал стать одним из основных сырьевых материалов химической отрасли. Она подсчитала, что благодаря новым технологиям переработки СО2 можно добиться 10%-ного уменьшения объемов парникового газа — а это примерно столько же, сколько благодаря сомнительной технологии CCS собираются захоронить под землей. У убийцы климата резко поменялся имидж. Эксперт по СО2 химического концерна Bayer Мартина Петерс заметила, что переработка диоксида — "горячая тема будущего". Эксперты из американского министерства энергетики не собираются упускать этот шанс. Начиная с 2010 года США инвестировали $106 млн. в изучение свойств диоксида углерода. Немецкое правительство также выделило на это 100 млн. евро. К тренду подключаются такие химические гиганты, как Evonik, Basf и Bayer. А с ними и энергетические компании Siemens, RWE и EnBW.

Цемент и пылесос из СО2
Следствием этой заинтересованности в ближайшие годы станет использование газа при производстве самых различных 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. Которые, в свою очередь, используются в производстве пластмассы или различных строительных материалов (см. инфографику "Диоксид как сырье" в журнале №21, стр. 39).

"Эксперты долго не знали ничего об этих процессах", — говорит Джо Джонс из американской технологической 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, включая известковый раствор и цемент. Кстати, именно за свой экологический цемент из СО2 получил множество наград британский стартап Nоvacem. К пионерам отрасли принадлежит и американская 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, несколько недель назад 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, сказала лишь, что в лаборатории каждую неделю утилизируется до полутонны диоксида углерода и вместе с нефтяным компонентом переплавляется на тонну прозрачного полипропиленкарбоната.

Лучший биопластик
Новинку BASF адресует растущему количеству экосознательных потребителей. Но сначала новый пластик будет испытан в виде распадающейся в природных условиях упаковки. Клиенты смогут иметь трижды чистую совесть: они сберегают исчерпаемые ресурсы (нефть), сокращают количество мусора и способствуют уменьшению парникового эффекта.

До сегодняшнего дня химиндустрия очень зависела от нефти, поэтому данный тренд станет кардинальным изменением в динамике развития отрасли. Чтобы уменьшить зависимость, Bayer сотрудничает с энергетическим концерном RWE в качестве поставщика СО2. С 2015 года 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 уже и 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 уже заложены основы для производства метанола. Химконцерн Mitsui Chemicals с 2009 года производит на фабрике до 100 тонн 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 году она построила фабрику стоимостью 15 млн. евро, которая производит до 4 тыс. тонн 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.

Фотосинтез в лаборатории
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. Сотни ученых по всему миру работают над реализацией этой мечты. BASF и EnBW, например, пытаются трансформировать СО2 с помощью солнечного света в топливо. Стартап Sunfire из Бремена видит перед глазами 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 ­1,2-1,5 евро за литр. В следующем году они собираются запустить первый завод.

Выход на рынок "солнечного топлива" обещает стать сенсацией, говорит Алессандра 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 давно мечтают ученые.