RSS

Британский химик рассказал, как Земля готовится к жизни после нефти

МОСКВА, 25 ноя — РИА Новости. Профессор Ричард Кэтлоу (Richard Catlow), химик из Университетского колледжа Лондона, рассказал РИА Новости о будущем технологий производства топлива из воздуха, об отношении нефтяных компаний к ним и том, какую роль катализаторы могут сыграть при освоении Марса и других планет.

© Фото : ORNLУченые создали наноматериал, вырабатывающий спирт из воздухаНа этой неделе в Институте органической химии РАН прошел российско-британский семинар по катализу с участием ведущих российских и британских химиков, в рамках которого ученые обсудили последние открытия и тренды в разработке новых катализаторов, необходимых для того, чтобы человечество могло выжить в новом тысячелетии. Мероприятие состоялось в рамках года науки и образования Великобритании и России.

— Профессор, за последние годы появились десятки новых катализаторов, многие из которых были созданы благодаря стремительному росту мощности компьютеров. Относительно недавно этот рост замедлился — необходимы ли совершенно новые типы компьютеров для того, чтобы моделировать еще более сложные реакции?

— Это очень правильный и интересный вопрос — вычислительные мощности компьютеров пока продолжают расти очень быстрыми темпами. Всего десять лет назад мы мечтали о компьютерах мощностью в несколько терафлопс, а теперь всерьез рассматриваются проекты по созданию суперкомпьютеров, способных выйти на уровень в эксафлопс.

Конечно, технологии будут меняться и квантовые компьютеры действительно открывают новые возможности для нас, однако пока мы находимся на раннем этапе их развития и мне очень сложно сказать, насколько хорошо они будут решать наши задачи. © Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаУченые создали окна, способные извлекать зеленое топливо из воздуха

Как мне кажется, рост вычислительных мощностей позволит нам создавать гораздо более сложные и реалистичные модели химических реакций, которые происходят внутри катализаторов.

Сегодня мы, по сути, моделируем лишь ключевые регионы и отдельные реакции, которые происходят в них, и в будущем, как я надеюсь, нам удастся не только моделировать весь процесс, но и включать в него все инженерные и физические аспекты, то как происходит перенос энергий и масс. Думаю, по мере роста мощностей компьютеров мы будем приближаться к этой возможности.

— Можно ли в принципе создать программу, которая могла бы предсказывать то, как будет работать тот или иной катализатор, и собирать их из набора компонентов подобно системам автоматизированного проектирования для инженеров?

— Это очень амбициозная и далеко идущая задача, которую пока нам решить не под силу. Только в последние годы мы начали делать первые шаги к предсказаниям каталитических реакций на молекулярном уровне, однако пока нам удается просчитать лишь самые простые их варианты.

В будущем, как я уже сказал, рост компьютерных мощностей позволит нам проводить более сложные симуляции, которые действительно могут дать нам возможность рационально подбирать материалы для ускорения тех или иных реакций. Полное моделирование этого процесса, с учетом всех его инженерных и промышленных аспектов, скорее всего, будет реализовано совсем нескоро.© Fotolia / phonlamaiphotoКитайские химики научились превращать воздух в бензин

Пока мы не можем просто скомандовать компьютеру: создай мне катализатор для такой-то реакции и получить его, но мы уже можем делать две вещи — быстро перебирать катализаторы и находить оптимальный вариант, используя системы компьютерного моделирования. Сегодня такие системы уже используются для производства катализирующих сплавов.

С другой стороны, как мне кажется, нам и не нужны полные симуляции каталитических процессов, учитывающие все квантовые эффекты и законы физики. Нужно понимать, что компьютерные расчеты нужны нам не сами по себе, а в качестве дополнительных инструментов, которые помогают нам проводить опыты в реальном мире.

По сути, мы помогаем нашим коллегам-экспериментаторам найти кратчайшую дорогу для создания катализатора, который, к примеру, превращает метан в древесный спирт, а не пытаемся заменить их.

— Китай и Дональд Трамп часто критикуют сегодня те усилия, которые предпринимаются миром для борьбы с глобальным потеплением. Смогут ли катализаторы, способные превращать СО2 в спирт, бензин и другие полезные молекулы, убедить их в том, что переход на зеленые технологии не замедлит экономический рост в США и КНР?

— В данном случае, как мне кажется, не совсем справедливо обвинять в этом Китай. Да, рост китайской экономики уже привел к увеличению выбросов СО2, однако правительство КНР, в отличие от текущей администрации США, не пытается отрицать сам факт глобального потепления и активно вкладывает средства в борьбу с ним, в том числе и в создание зеленых технологий.

Проблема заключается в том, что эти технологии пока не могут поддерживать растущие энергетические аппетиты экономики Китая. Катализаторы, конечно, критически важны для решения этой задачи, к примеру, для создания методик переработки углекислого газа, содержащихся в атмосфере и в других средах.© Fotolia / phonlamaiphotoКрем от загара помог ученым превратить воздух в топливо

Их создание и промышленная адаптация, как мне кажется, вряд ли убедят скептиков в том, что глобальное потепление существует. Сегодня уже накопилось достаточно информации для того, чтобы убедить любого человека в том, что климат Земли меняется и что это происходит в основном по вине человека, однако они продолжают спорить и игнорируют все эти данные.

С другой стороны, фактически все страны, в том числе и Китай, признают то, что эта проблема существует, и активно участвуют в проектах по борьбе с ним, вкладывая средства в создание возобновляемых источников энергии и зеленых технологий.

— За последние два-три года ваши коллеги создали десятки новых наноматериалов и катализаторов, способных превращать метан или углекислый газ, два главных парниковых газа, в древесный или обычный спирт и ряд других веществ. Когда они появятся на рынке?

— В целом мне или любому другому человеку крайне тяжело предсказать, станет ли та или иная технология коммерчески привлекательной и когда это произойдет. Здесь есть масса моментов, помимо эффективности работы самого катализатора, это различные социальные, экологические и иные факторы, которые могут приблизить или отдалить ее проникновение в повседневную жизнь.

В данном случае я уверен, что технологии извлечения СО2 из воздуха и его переработки рано или поздно станут коммерчески привлекательными, так как это необходимо не только для борьбы с глобальным потеплением, но и по банальным экономическим причинам.

Нефть и газ, как и другие углеводороды, рано или поздно кончатся, и нам придется искать способы производства того сырья, из которого состоит практически все, что сегодня носит на себе человек, к примеру, моя рубашка.© Фото : НИТУ МИСиС, Мария БродскаяРоссийские ученые создали вечный катализатор на основе наноматериалов

Когда же это произойдет, сказать очень сложно. К примеру, мой коллега Грэм Хатчинс (Gram Hutchins), один из председателей нашего семинара, выступил с докладом, в котором он рассказал о внедрении в промышленность экологически чистых методов превращения ацетилена в поливинилхлорид, одного из самых важных пластиков на Земле.

Эти зеленые реакции были открыты еще в начале 1980 годов, и только сейчас они начали внедряться в производство промышленниками Китая и других стран. Поэтому можно говорить, что могут пройти десятилетия, прежде чем это произойдет.

С другой стороны, я уверен в том, что рано или поздно появятся коммерческие компании, которые будут использовать СО2 для производства полимеров и других органических соединений. Более того, такие предприятия уже есть — моя коллега Шарлот Уильямс из Оксфордского университета недавно основала компанию Econic Technologies, которая занимается коммерческими проектами по утилизации углекислого газа.

— Попытаются ли нефтегазовые компании затормозить или убить подобные стартапы и исследования? Можно ли в принципе построить экономику, которая бы полностью обеспечивала себя углеводородами подобным образом?

— В данном случае, как мне кажется, критика в адрес нефтяников является не совсем справедливой. Они хорошо понимают, что мир меняется и их главный ресурс не является бесконечным, что он рано или поздно закончится.

По этой причине британско-датская Шелл, к примеру, все чаще называет себя не нефтяной, а энергетической корпорацией. Они осознали, что им придется вкладывать деньги в технологии, позволяющие нам производить углеводороды другими путями.

Поэтому мне не кажется, что нефтегазовые гиганты будут мешать развитию новых зеленых технологий или пытаться их запретить. С другой стороны, в этот процесс могут вмешаться экономические факторы. К примеру, новые методики добычи сланцевой нефти и газа дали США достаточно дешевые и большие запасы углеводородов, что могло поменять планы нефтяных корпораций. Поэтому, как мне кажется, нам рассматривать их как потенциальных партнеров. © Fotolia / phonlamaiphotoКитайские химики научились превращать воздух в бензин

Несмотря на то, что эпоха изобилия нефти будет продолжаться еще достаточно долго, мне кажется, что зеленые технологии могут быстро занять свое место в экономике уже в ближайшее время. Ярким примером этого являются солнечные батареи — за последние годы они успели стать важной частью  энергорынка многих стран, и их цена заметно упала. России и Британии, конечно, это касается в меньшей степени, так как Солнце посещает нас нечасто.

С другой стороны, пока непонятно, появятся ли технологии, позволяющие производить все необходимые нам запасы углеводородов, пластиков и другой органики, извлекая углекислоту из воздуха. Более дешевым и эффективным ее источником, как мне кажется, могут стать выхлопы электростанций и заводов, захватывать и перерабатывать которые будет гораздо проще, чем пытаться отделить СО2 от других молекул воздуха.

— Илон Маск часто говорит об освоении Марса и о постройке автономной колонии на его поверхности. Существуют ли все необходимые для этого катализаторы сегодня или же ученым потребуется создать целый набор новых ускорителей реакций, которые будут учитывать уникальные черты Марса?

— Если мы действительно будем колонизировать Марс, то да, нам придется создать абсолютно новый набор катализаторов. С другой стороны, мне тяжело говорить об этом, так как мы почти ничего не знаем от тех проблемах, которые будут связаны с колонизацией Красной планеты. © Фото : M. MayУченые: искусственный фотосинтез скоро заменит нефть и газ

Вдобавок, учитывая огромную стоимость подобных проектов и гигантское количество усилий, которые придется потратить на их реализацию, мне кажется, что у нас на Земле есть проблемы и поважнее, чем скорейшая колонизация Марса. По крайней мере, на ближайшие несколько десятилетий. С другой стороны, рано или поздно это произойдет, и тогда каталитические исследования станут очень важными для процесса колонизации космоса.

Источник: nezavisim.org

Рейтинг: 0

Войдите через: VK, Facebook, Twitter

Добавить комментарий

 
Создание и Продвижение сайта- https://000001.рф/
. .