В условиях нарастающего климатического кризиса и стремительно растущих выбросов углекислого газа человечество остро нуждается в прорывных решениях, способных не просто сокращать количество CO₂ в атмосфере, но и эффективно использовать его как сырьё. Одним из наиболее перспективных направлений сегодня считается преобразование CO₂ в ценные химические соединения, которые могут применяться в энергетике, химической промышленности и производстве материалов.
Исследователи из Института науки и технологий Кванджу (GIST, Южная Корея) разработали уникальную электрохимическую технологию, которая впервые в мире достигла рекордной эффективности превращения углекислого газа в аллиловый спирт — органическое соединение, востребованное в производстве пластмасс, клеёв, антисептиков и ароматизаторов. Работа, опубликованная в журнале Nature Catalysis, демонстрирует новый путь электрохимического синтеза, способный существенно продвинуть идеи углеродной нейтральности и устойчивого развития.
Главное преимущество новой технологии заключается в способности не просто захватывать CO₂, но и конвертировать его в жидкие органические молекулы с тремя и более атомами углерода (C3+). Такой подход позволяет создавать продукцию с высокой добавленной стоимостью, которая легче транспортируется и хранится, чем традиционные газообразные соединения.
Ключевым элементом инновации стал медный катализатор, обогащённый фосфором, на основе фосфида меди (CuP₂), встроенный в мембранно-электродную сборку совместно с никель-железным окислителем (NiFe). Эта уникальная комбинация обеспечила исключительную селективность реакции, минимизируя образование побочных продуктов и направляя электроэнергию непосредственно на синтез целевого вещества.
Показатели работы катализатора впечатляют: эффективность Фарадея составила 66,9% (что в 4 раза превышает показатели предыдущих технологий), парциальная плотность тока достигла 735,4 мА/см², а выход аллилового спирта — 1643 мкмоль/см²·ч. Кроме того, электрохимическая система выдерживает ток плотностью до 1100 мА/см², что указывает на её высокую устойчивость и потенциал масштабирования до промышленных объёмов.
С научной точки зрения особый интерес вызывает обнаруженный исследователями альтернативный путь образования углерод-углеродных связей. В отличие от традиционного механизма через оксид углерода (CO), новая реакция протекает через преобразование формиата в формальдегид, на стадии которого и формируются связи C–C. Этот путь значительно упрощает процесс, повышает стабильность промежуточных продуктов и позволяет направленно синтезировать сложные органические молекулы.
Разработка имеет колоссальное значение для будущего химической и энергетической промышленности. Если технологию удастся адаптировать к системам непрерывного потока и мембранно-электродным сборкам с нулевым зазором, она станет основой для широкомасштабного производства жидкого топлива и химических прекурсоров из углекислого газа. Это, в свою очередь, позволит значительно сократить зависимость от ископаемых источников углерода и приблизит реализацию сценариев низкоуглеродной экономики.
Авторы исследования отмечают, что их метод может быть особенно полезен для угольной, нефтехимической и сталелитейной отраслей, которые сегодня испытывают на себе усиливающееся давление в связи с необходимостью декарбонизации. Превращение CO₂ из побочного продукта в коммерчески значимое сырьё открывает перед промышленностью новые горизонты трансформации и устойчивого роста.
Таким образом, работа корейских учёных не только задаёт новую планку для эффективности процессов улавливания и использования углекислого газа, но и демонстрирует, как передовые научные подходы могут кардинально изменить привычные индустриальные модели — в сторону устойчивого и экологически безопасного будущего.
А затем «Добавить на главный экран».