Yale представил устройство для синтеза метанола из CO2

Исследователи Йельского университета сообщили о создании прототипа «искусственного листа», который под солнечным светом превращает воду и углекислый газ в метанол. Установка работает автономно, без подключения к электросети, и сразу производит жидкое топливо, а не электричество. Авторы называют это одним из самых результативных примеров прямого солнечного синтеза метанола в лабораторных условиях.

Схема повторяет логику фотосинтеза, но вместо сахаров дает химическое сырье и топливо. В системе используется катализатор для восстановления CO2 до метанола и кремниевый фотоэлектрод с микроструктурированной поверхностью, который улавливает свет и питает реакцию. Обычно такие установки останавливались на более простых продуктах, включая угарный газ. Получение метанола означает более сложную многоступенчатую реакцию и более полезный на выходе продукт.

Практический смысл понятен. Метанол проще хранить и перевозить, чем электричество в батареях, а существующая инфраструктура для жидких топлив частично подходит и для него. В химической промышленности это базовое сырье для производства пластмасс, растворителей и других соединений. В морских перевозках интерес к метанолу тоже растет: Maersk уже ввела в эксплуатацию контейнеровозы на метаноле, а судовое топливо стало одним из главных сценариев спроса на «зеленые» синтетические спирты.

Разработка шла около пяти лет, и до промышленного применения ей далеко. Исследователям еще нужно повысить срок службы фотоэлектродов и снизить стоимость материалов. Это типичная проблема для всей области искусственного фотосинтеза: лабораторная эффективность растет быстрее, чем ресурс установок. Схожие проекты в последние годы показывали группы из Кембриджа, Чикагского университета и Национальной лаборатории возобновляемой энергетики США, но устойчивый выпуск именно жидкого топлива остается редким результатом.

Масштаб задачи большой. Мировой рынок метанола измеряется десятками миллионов тонн в год, а отдельный сегмент низкоуглеродного и «зеленого» метанола только формируется за счет судоходства и тяжелой промышленности. Если такие системы научатся работать не недели, а годы, они смогут конкурировать не с солнечными панелями, а с установками по улавливанию и переработке CO2 на электростанциях и заводах.