Солнечный свет превращает отходы биодизеля в водород и ценные химикаты
Австралийские исследователи из Университета Нового Южного Уэльса совместно с международными коллегами разработали метод, позволяющий с помощью солнечного света превращать глицерин — низкоценный побочный продукт производства биодизеля — в водород и более ценные химические вещества. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Catalysis B: Environment and Energy. Об этом сообщает портал Phys.org.
Глицерин образуется в больших количествах: на каждую тонну биодизеля приходится около 100 килограммов этого вещества. Сырой глицерин стоит всего около 0,11 доллара за килограмм, тогда как получаемые из него глицеральдегид и дигидроксиацетон, применяемые в химической и фармацевтической промышленности, оцениваются примерно в 75 и 150 долларов за килограмм соответственно.
Ученые создали фотокатализатор на основе сульфида цинка и индия с добавлением небольших количеств никеля и кобальта. Под воздействием видимого света добавки увеличили скорость выделения водорода примерно в 10 раз по сравнению с немодифицированным материалом и изменили химизм реакции, направив больше глицерина по пути образования глицеральдегида и дигидроксиацетона.
Чтобы понять механизм, исследователи наблюдали за катализатором в процессе работы, используя методы рентгеновской абсорбционной спектроскопии на синхротроне Australian Synchrotron. Они обнаружили, что никель и кобальт при освещении переходят в восстановленное состояние, а при выключении света возвращаются в исходное. Эти изменения происходят менее чем за секунду и обратимы.
Дополнительно с помощью инфракрасной микроспектроскопии ученые отслеживали промежуточные продукты реакции. Выяснилось, что поверхность сульфида цинка и индия преимущественно способствует образованию гидроксиацетона, а добавление никеля и кобальта смещает баланс в сторону глицеральдегида и дигидроксиацетона. По словам доктора Денни Гунавана, этот подход позволяет не только получать водород, но и направлять углерод в полезные продукты, а не в отходы. Метод может быть распространен и на другие виды биомассы.
