Преобразование атмосферного углерода в промышленно полезные материалы: ученые количественно определяют процесс постоянного хранения уловленного растениями CO2 в виде SiC, ценного материала для электроники

В новом исследовании, опубликованном в журнале RSC Advances 27 апреля 2021 года, ученые из Института Солка преобразовали шелуху табака и кукурузы в SiC и количественно оценили этот процесс с большей детализацией, чем когда-либо прежде. Эти результаты имеют решающее значение для помощи исследователям, таким как члены Salk’s Harnessing Plants Initiative, в оценке и количественной оценке стратегий секвестрации углерода для потенциального смягчения последствий изменения климата, поскольку уровни CO2 продолжают расти до беспрецедентных уровней.
"Исследование предлагает очень тщательный учет того, как вы производите это ценное вещество и сколько атомов углерода вы извлекли из атмосферы.

И с этим числом вы можете начать экстраполировать, какую роль растения могут играть в сокращении выбросов парниковых газов, а также превращать промышленный побочный продукт, CO2, в ценные материалы с помощью природных систем, таких как фотосинтез », – говорит соавтор-корреспондент Salk, профессор Джозеф Ноэль.
SiC, также известный как карборунд, представляет собой сверхтвердый материал, используемый в керамике, наждачной бумаге, полупроводниках и светодиодах.

Команда Солка использовала ранее описанный метод преобразования растительного материала в SiC в три этапа путем подсчета углерода на каждом этапе: сначала исследователи вырастили табак, выбранный для его короткого вегетационного периода, из семян. Затем они заморозили и измельчили собранные растения в порошок и обработали его несколькими химическими веществами, включая кремнийсодержащий состав.

На третьем и последнем этапе измельченные в порошок растения окаменели (превратились в каменное вещество), чтобы получить SiC, процесс, который включает нагревание материала до 1600 ° C ?C.
«Наградным было то, что мы смогли продемонстрировать, сколько углерода можно улавливать из сельскохозяйственных отходов, таких как кукурузная шелуха, при производстве ценного зеленого материала, обычно производимого из ископаемого топлива», – говорит первый автор Сюзанна Томас, научный сотрудник Солка.
Путем элементного анализа растительных порошков авторы измерили 50 000-кратное увеличение секвестрированного углерода от семян к выращиваемым в лаборатории растениям, демонстрируя эффективность растений в снижении содержания углерода в атмосфере.

При нагревании до высоких температур для окаменения растительный материал теряет часть углерода в виде различных продуктов разложения, но в конечном итоге сохраняет около 14 процентов уловленного растением углерода.
Исследователи подсчитали, что процесс создания 1.На 8 г SiC требуется около 177 кВт / ч энергии, большая часть этой энергии (70 процентов) используется в печи на стадии окаменения.

Авторы отмечают, что современные производственные процессы SiC сопряжены с сопоставимыми затратами на электроэнергию. Таким образом, хотя необходимая для производства энергия означает, что процесс преобразования завода в SiC не является углеродно-нейтральным, команда предполагает, что новые технологии, созданные компаниями возобновляемой энергетики, могут снизить затраты на электроэнергию.

«Это шаг к созданию SiC с применением экологически ответственного подхода», – говорит соавтор-корреспондент и приглашенный ученый Солк Джеймс Ла Клер.
Затем команда надеется изучить этот процесс с более широким спектром растений, в частности с такими растениями, как хвощ или бамбук, которые, естественно, содержат большое количество кремния.

Пластиковые машины