21.03.2017
Отличные новости - ученым из Кембриджского университета удалось разработать уникальный метод, позволяющий использовать солнечный свет для извлечения экологичного водородного топлива из биомассы. Биомассой могут служить отходы от бумаги, дерева и листьев. Благодаря новой разработке биотопливо, а также другие возобновляемые источники энергии, будут применяться с еще большей эффективностью.
До сегодняшнего дня процесс превращения биомассы в водородное топливо был крайне трудоемкой задачей. Основной компонент растительного вещества – лигноцеллюлоза, она сложно поддавалась расщеплению, весь процесс требовал газификации при крайне высоких температурах.
Доктор Мориц Кухнел, работающий на кафедре химии в Кембриджском университете, и принимающий вместе с другими учеными участие в этой исследовательской работе (результаты уже опубликованы в журнале Nature Energy), сказал: «Лигноцеллюлоза состоит из прочных, высоко кристаллических целлюлозных волокон. Они переплетены с лигнином и гемицеллюлозой, которые работают, как клей. Такая жесткая структура, в которую превращаются отходы от листьев и деревьев, обеспечивает механическую стабильность и защиту от разрушения, однако делает химическое использование лигноцеллюлозы делом крайне сложным».
Однако, несмотря на эту проблему, лигноцеллюлоза является крайне привлекательной в качестве ресурса для получения электроэнергии, как наиболее распространенная форма биомассы на Земле.
Вместо того чтобы «мудрить» с процессом газификации, команда ученых Кембриджа попробовала применить фотокатализатор в щелочном водном растворе. Состоящий из фоточувствительных наночастиц, размещенный перед лабораторной колбой, имитирующей солнечный свет, этот катализатор вызывает расщепление частиц биомассы, в растворе с образованием газообразного водорода. Последний затем собирается в основном контейнере.
Изображение: Кембриджский университет кафедра химии
В своих экспериментах исследователи использовали различные виды необработанной биомассы. Древесина, бумага и листья показали наиболее высокие результаты. Водородное топливо, произведенное за их счет, свободно от окиси углерода. Это значит, что возобновляемая энергия, получаемая из него, будет выгодной и безопасной.
Ведущий специалист проекта, доктор Дэвид Векерлей по этому поводу сказал: «В водородном топливе, получаемом из сырой биомассы, очень много химической энергии в «нерафинированном» виде. Но в таком виде она не может быть применена, например, для автомобиля. Наша система способна преобразовывать длинные, запутанные структуры, которые и составляют основу биомассы, в газообразный водород, продукт гораздо более полезный. Специально для этой цели мы разработали технологию, позволяющую совершать это преобразование с использованием солнечного света, как источника энергии. Достаточно лишь добавить в систему органические вещества, а затем, при условии, что день солнечный, производить водородное топливо».
Команда ученых планирует усовершенствовать технологию и представить ее на рынке с помощью коммерческого отдела Кембриджа Cambridge Enterprise. Исследователи утверждают, что данная система может быть модифицирована для небольших генераторов, или же наоборот, масштабирована до промышленных объемов.
Заведующий лабораторией, доктор Эрвин Рейснер, добавил: «Наша технология уникальна, фактически в процессе преобразования вырабатывается солнечная энергия, ведь энергию мы получаем благодаря солнечному свету. Точнее, получаем чистый водород из необработанной биомассы. Мы полагаем, что этот продукт может стать новой, выгодной и жизнеспособной альтернативой технологии, предполагающей газификацию при высокой температуре».
В прошлом году ученые из Университета растений научного центра в Копенгагене начали исследование процесса, который называют обратным фотосинтезом. Его цель – это разработка эффективного процесса расщепления любого растительного сырья, для преобразования его в топливо. Солнечная энергия здесь также будет задействована.