Учёные из Ноттингемского университета представили фотоэлектрохимический реактор, который без подключения к сети одновременно перерабатывает углекислый газ и продукты распада биомассы. Установка работает только на солнечном свете и выдаёт два химических продукта за один цикл облучения. Для лабораторных условий авторы заявили эффективность около 95% в одной реакции и 93% во второй.
Схема у реактора двухкамерная. В первой камере свет попадает на фотоанод из нитрида углерода и оксида вольфрама, после чего в материале возникают носители заряда, запускающие окисление HMFA, соединения из древесных и сельскохозяйственных отходов. На выходе получается мономер, пригодный для выпуска биоразлагаемых пластиков и других материалов.
Электроны из этой части системы переходят во вторую камеру, где восстанавливают CO2 до формиата. Это химическое сырьё используют в фармацевтике, текстиле, покрытиях и ряде органических синтезов. Важно, что установка работает при комнатной температуре и не требует внешнего источника энергии, а значит, снимает одну из главных проблем таких систем — высокое энергопотребление при переработке углекислого газа.
Авторы отдельно делают ставку на себестоимость. В реакторе не применяются платина, рутений и иридий, которые часто встречаются в лабораторных катализаторах для солнечной химии. Вместо них команда использовала более доступные материалы и метод электроосаждения для формирования активной поверхности. По оценке жизненного цикла, система даёт почти нулевой углеродный след.
Идея вписывается в более широкий тренд на совмещение улавливания углекислого газа с выпуском товарной химии, а не только с его хранением. По данным IEA, мировые энергетические выбросы CO2 в 2023 году достигли 37,4 млрд тонн, тогда как действующие мощности по улавливанию исчисляются лишь десятками миллионов тонн в год. На этом фоне модульные реакторы, которые можно поставить рядом с заводом или агрокомплексом и загрузить местными отходами, выглядят как попытка сделать декарбонизацию менее убыточной. Следующий рубеж для британской разработки очевиден: подтвердить те же показатели не в лаборатории, а на пилотной установке с непрерывной подачей сырья.