Новости - Отрасли ТЭК

Ученые Томского политеха разработали стабильные катализаторы для утилизации и переработки углекислого газа

11.01.23 06:00

Ученые ТПУ разработали несколько видов катализаторов на основе карбидов для утилизации углекислого газа и провели их испытания в каталитической установке при различных условиях. Новые катализаторы показали свою эффективность: они позволяют не только сократить выбросы СО₂, но и перерабатывать его в полезные продукты.

Исследование проводится при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».

Технология утилизации СО₂ для нефтегазовой отрасли — совместный проект Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Инженерной школы природных ресурсов и Инженерной школы энергетики. Ученые Томского политеха разрабатывают два направления.

«Перспективным и интересным для промышленных партнеров методом является утилизация СО₂ путем закачки углекислого газ в выработанные месторождения. Разработкой таких методов занимаются ученые ИШПР. Эти методы не всегда можно применять из-за проблем с транспортировкой СО₂ к труднодоступным месторождениям. Каталитическое направление исследования, которое ведется специалистами ИШХБМТ, связано с переработкой углекислого газа. Применение катализаторов позволяет ликвидировать выбросы СО₂ в любом месте и превращать его в ценные химические продукты», — рассказывает руководитель проекта, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Алексей Пестряков.

Катализатор — это химическое вещество, ускоряющее реакцию. Он состоит из двух частей: носителя, который сам по себе является условно нейтральным, и активной фазы, которая наносится на него и собственно ускоряет реакцию. Химики ИШХБМТ в качестве активного вещества использовали никель, в качестве подложки — композитные материалы на основе карбидов металлов, разработанные учеными ИШЭ.

«Катализаторы для утилизации углекислого газа должны обладать такими свойствами как активность и селективность. Это означает, что они должны быстро перерабатывать СО₂ в необходимый целевой продукт с минимальным образованием побочных продуктов. Еще одно важное качество таких катализаторов — стабильность, то есть способность не разрушаться при нагревании, механическая прочность, а также устойчивость к закоксовыванию, которое снижает их эффективность. Мы предполагаем, что наши карбиды позволят решить эту проблему, поскольку они являются стабильными как носители», — комментирует Алексей Пестряков.

На практике это будет выглядеть следующим образом: через слой катализаторов в реакторе пропускается реакционная смесь, содержащая углекислый газ. В процессе при определенной температуре и давлении СО₂ превращается в полезные химические продукты, такие как синтез-газ, метанол, циклические карбонаты.

На следующем этапе исследования научная группа планирует оптимизировать ряд параметров: подобрать оптимальный химический состав катализаторов, который позволит увеличить срок их службы и снизить температуру, необходимую для процесса переработки СО₂ в целевые продукты, а также оптимизировать технологические условия процесса — давление, температуру, скорости потоков и другие.