Ученые разрабатывают марсианское топливо для ракет
Доцент колледжа инженерии и прикладных наук Калифорнийского университета Цзинцзе Ву и его студенты использовали углеродный катализатор в реакторе для преобразования диоксида углерода в метан.
Исследование Калифорнийского университета было опубликовано в журнале Nature Communications совместно с сотрудниками из Университета Райса, Шанхайского университета и Восточно-Китайского университета науки и технологий.
Читайте также: Переход на оптические транзисторы, которые используют для переключения свет и даже одиночные фотоны, обещает тысячекратно повысить скорость работы процессоров без повышения энергозатрат. Подробнее: Учёные представили новый оптический транзистор, который в 1000 раз быстрее обычного
При помощи известного процесса, так называемой «реакции Сабатье», который Международная космическая станция использует для очистки воздуха от углекислого газа, которым дышат астронавты, и выработки ракетного топлива для поддержания станции на высокой орбите. Но Ву думает гораздо шире.
Атмосфера Марса почти полностью состоит из углекислого газа. По словам Ву, астронавты могут сэкономить половину топлива, необходимого им для обратного путешествия домой, сделав то, что им нужно на Красной планете по прибытии.
«Это похоже на заправочную станцию на Марсе. Вы можете легко прокачать углекислый газ через этот реактор и произвести метан для ракеты», — сказал Ву.
«Я понял, что парниковые газы станут большой проблемой для общества. Многие страны осознали, что углекислый газ — это большая проблема для устойчивого развития нашего общества. Вот почему я думаю, что нам необходимо достичь углеродной нейтральности», — сказал Ву.
Ву и его ученики, включая ведущего автора и кандидата в докторантуру Калифорнийского университета Тяньюй Чжана, экспериментируют с различными катализаторами, такими как графеновые квантовые точки — слои углерода размером всего в несколько нанометров, — которые могут увеличить выход метана.
Ву сказал, что этот процесс обещает помочь смягчить последствия изменения климата. Но он также имеет большое коммерческое преимущество в производстве топлива в качестве побочного продукта.
«Этот процесс в 100 раз более продуктивен, чем всего 10 лет назад. Так что вы можете себе представить, что прогресс будет происходить все быстрее и быстрее. В следующие 10 лет у нас будет много новых компаний, которые начнут коммерциализировать эту технику», — сказал Ву.
Ученики Ву используют разные катализаторы для производства не только метана, но и этилена. Этилен, называемый самым важным химическим веществом в мире, используется в производстве пластмасс, резины, синтетической одежды и других продуктов.
«Зеленая энергия будет очень важна. В будущем она будет представлять собой огромный рынок. Поэтому я хотел поработать над этим», — сказал Чжан.
По словам Ву, синтез топлива из углекислого газа становится еще более коммерчески выгодным в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная или ветровая энергия.
«Прямо сейчас у нас есть избыток зеленой энергии, которую мы просто выбрасываем. Мы можем хранить эту избыточную возобновляемую энергию в химических веществах», — сказал он.
По словам ученых, этот процесс можно масштабировать для использования на электростанциях, которые могут генерировать тонны углекислого газа. И это эффективно, поскольку преобразование может происходить прямо там, где образуется избыток углекислого газа.
Ву сказал, что успехи в производстве топлива из углекислого газа делают его более уверенным в том, что люди ступят на Марс еще при его жизни.
«Прямо сейчас, если вы хотите вернуться с Марса, вам нужно будет принести вдвое больше топлива, что очень тяжело. А в будущем вам понадобятся другие виды топлива. Чтобы мы могли производить метанол из углекислого газа и использовать его для производства других последующих материалов. Тогда, может быть, однажды мы сможем жить на Марсе», — сказал он.
