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工业制取二氧化碳(工业制取二氧化碳的化学方程)

1、工业制取二氧化碳的化学方程

二氧化碳(CO2)排放是导致全球变暖和气候变化的主要因素。它们来自各种来源,包括运输、能源生产和工业流程。二氧化碳排放将热量困在大气中,导致温度上升和天气模式的变化。

材料和建筑行业占全球碳排放的11%。全世界每年有超过500亿吨的岩石被粉碎,而目前的粉碎过程,也就是普遍被建筑和采矿业采用的标准并没有捕获二氧化碳。

以前的工作已经探索了用同样的方法将碳捕获到单一的矿物中,但斯特拉斯克莱德大学的研究显示这是不稳定的,当放在水中时,会从矿物中溶解出来。这篇论文记录了如何通过在二氧化碳气体中研磨,将更大比例的二氧化碳以稳定、不溶解的形式困在由多种不同矿物组成的岩石中。然后,所产生的岩粉可以被储存起来,在环境中用于建筑和其他用途。

2、工业制取二氧化碳的化学方程式

共同研究者Mark Stillings博士补充说:"现在我们知道大多数硬岩中的二氧化碳捕集可以在实验室中完成,我们需要优化这个过程,并推动通过破碎技术可以捕集多少的极限。然后我们需要了解这个过程如何从实验室扩大到工业界,在那里它可以减少全球的二氧化碳排放。如果这个过程得到应用,与建造房屋和公共基础设施相关的二氧化碳足迹可以大大减少,有助于实现应对气候变化的全球目标。"

Lunn教授补充说:"有许多行业目前还没有低碳解决方案,这项研究将允许从难以脱碳的行业中直接捕获二氧化碳,而这些行业到2050年将不存在解决方案。在未来,我们希望用于建造高层建筑和其他基础设施(如道路、桥梁和海岸防御设施)的混凝土中的岩石将经历这一过程并捕获二氧化碳,否则这些二氧化碳将被释放到大气中并导致全球温度上升。"

EPSRC负责跨理事会计划的副主任Lucy Martin博士说:"斯特拉斯克莱德大学的这项突破性研究确实具有启示意义,EPSRC很自豪地参与了这项研究的资助。它为建筑业指出了一个新的过程,可以大大减少全球碳排放,并帮助我们实现我们的净零目标。"

3、工业制取二氧化碳的原理

科学家们绘制了一种“双环碳固定”途径,以加速特殊细菌的气体发酵

面包师将面团发酵成发酵好的面包。同样,酿酒商发酵小麦和大麦来制作一杯顺滑的麦芽啤酒。作为自然界最重要的面包师和酿酒师,一些微生物可以做得更多。事实上,某些种类的细菌会发酵二氧化碳 (CO 2 ) 气体来选择它们自己的营养物质。这可以用来帮助激发我们的世界。

这种非凡的能力——将 CO 2发酵成化学能——并没有被研究细菌中细微而复杂的化学反应的科学家所忽视。

4、实验室制取二氧化碳的化学方程式

其中包括国家可再生能源实验室(NREL)研究员熊伟,他说气体发酵细菌为将 CO 2等废气转化为可持续燃料提供了经验。

乙酰辅酶 A 是制造多种燃料化学品的主要成分,包括脂肪酸、异丙醇和丁醇。正如最近发表在《自然合成》杂志上的一篇论文中所详述的,熊和他的同事已经展示了如何使用气体发酵细菌中的一种新途径来改善燃料前体的生产。

通过这样做,他们增加了使用生物方法在工业规模上捕获和转化 CO 2的可能性。

5、工业制取二氧化碳的化学反应方程式

最后的结果?乙酰辅酶A,一种支持细菌生长的能量和碳密度更高的分子。它也是制造有价值的气候友好型生物燃料的便捷前体。

然而,尽管它很聪明,但仅靠 Wood-Ljungdahl 路径可能不足以用于工业用途。此外,它看似简单的数学运算(C1 + C1=C2)实际上是令人眼花缭乱的化学反应的结果。

为了避免直接改进 Wood-Ljungdahl 途径,研究人员着手构思一种全新的制造乙酰辅酶 A 的途径。使用 NREL 开发的称为 PathParser 的计算机模型和最先进的遗传工具,该团队在一种称为Clostridium ljungdahlii的气体发酵细菌中发明了一种新的 CO 2固定途径。

6、工业制取二氧化碳气体的化学方程式

但要到达那里,它包含了一对平行反应——一辆碳固定自行车,两个轮子一起工作以捕获 CO 2,?使用一系列化学齿轮对其进行转化,并将其重定向以推动乙酰辅酶 A 的产生(如图页面顶部的图)。如果添加到气体发酵细菌中,该途径可以补充 Wood-Ljungdahl 途径,以更有效地产生乙酰辅酶 A。

今天不乏废气,而且很可能在未来很长一段时间内仍然如此。重工业每年释放数百万吨 CO 2 ——这是提炼生物燃料、炼钢或搅拌混凝土的副产品。科学家们正在探索在 CO 2到达大气层之前捕获和储存——最好还是使用——CO 2的技术。

“在全球变暖和气候变化的背景下,科学家们从微生物代谢中寻求新的解决方案,以将 CO 2转化为燃料和化学品,”熊说。“气体发酵细菌实际上可以固定 CO 2,并代表了一种满足我们能源和环境需求的负碳方式。”

7、工业制取二氧化碳的公式

有谁比能够轻松固定 CO 2数百万年的气体发酵细菌更值得学习呢?

金刚石、石墨和C60物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同。

二氧化碳能成为工业原料吗?在工业生产、驾驶甚至日常生活中,都会产生大量的二氧化碳。据不完全统计,每年有数十亿吨二氧化碳气体释放到大气中。毫无疑问,这些二氧化碳排放将对地球环境产生负面影响。作为全球温室效应的主要原因,近年来二氧化碳的情况并不乐观。

8、工业制取二氧化碳的文字表达式

但是二氧化碳真的只会引起麻烦吗?别忘了碳酸饮料、泡沫灭火器和干冰这一“降温神器”,更不用说对植物生长至关重要的光合作用了。在阳光下,植物利用光合色素将二氧化碳和水转化为氧气和碳水化合物,而前者构成了生物世界生存的基础,而后者则直接为植物生长提供能源和“建筑材料”。

碳是化学工业中的重要元素,大量化学产品的主要成分是碳。那么,像植物一样,二氧化碳可以作为“碳源”生产塑化的“建筑材料”吗?1969年,一位日本科学家首次提出了将二氧化碳作为“梦想材料”,将二氧化碳转化为二氧化碳基聚合物,用于制造塑料。“这不仅是因为它的成本低、二氧化碳储量丰富,还因为它可以显著减少塑料行业对石油等化石燃料的依赖,从而扩大基础化工的原材料供应,开辟可持续发展的新途径。

然而,燃烧链末端的二氧化碳具有非常稳定的化学财产,在一般条件下很难分解。此外,由于二氧化碳含量低,只能通过泵送高性能催化剂来实现二氧化碳的转化。40多年来,寻找合适的催化剂一直是一个挑战。

9、工业制取二氧化碳方法

不久前,先进聚合物和高性能塑料的制造商成功地确定了可以将二氧化碳转化为工业生产碳源的“超级催化剂”。在生产过程中,二氧化碳占原料的比例高达20%。这项新技术可以让二氧化碳与用于生产传统泡沫塑料的原料聚合,并将二氧化碳引入“工业原料循环”,同时提高产品性能。

在塑料工业中,聚氨酯泡沫由于其弹性,被广泛用作防震包装材料、吸声材料和吸水材料。聚氨酯的主要成分是多元醇和异氰酸酯。在“超级催化剂”的作用下,二氧化碳可以打开化学键形成二氧化碳碱,嵌入多元醇,聚合成聚碳酸酯多元醇,最终与异氰酸酯形成聚醚碳酸酯聚氨酯。聚氨酯泡沫塑料在力学性能、耐水解性、耐热性、抗氧化性和耐磨性方面均优于传统聚氨酯。

在过去,泡沫塑料的生产完全以石油为基础。有了这项新技术,二氧化碳可以取代1/4的石油消耗量。此外,催化剂在生产过程中不会被还原,生产设施也会长期使用。二氧化碳可以从化石发电厂等上游公司廉价获得。从长远来看,使用二氧化碳作为工业原料不仅比传统技术更环保,而且具有相当大的经济竞争力。

10、制取二氧化碳

国内生产总值(GDP)增长与能耗密切相关,国际上通常用单位GDP能耗指标来表征,是指一定时期内一个国家(地区)每生产一个单位的国内(地区)生产总值所消耗的能源。

“煤炭清洁高效利用、清洁能源蓬勃发展,以及工业节能带动了单位GDP能耗水平下降。”柏杰说,在我国能源结构绿色低碳转型总体要求和国家对新能源“能并尽并、多发满发”政策扶持下,以风、光为代表的新能源迎来“井喷期”,消费占比和单位GDP消耗量逐年提升。

我国单位GDP能耗持续下降的背后,正是“十五”以来,“863计划”洁净煤技术重点示范工程、重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项等产出的科技创新成果的强劲支撑。