Исследователи из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU) разработали метод получения ценного сырья – формиата и водорода – из глицерина, который является побочным продуктом при производстве биодизеля. Формиаты широко применяются в химической промышленности, а водород может служить энергоносителем, например, для заправки транспорта. Новый метод работает на возобновляемой электроэнергии и не приводит к выбросам CO2. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Energy Materials.

«Разработанный нами подход может внести значительный вклад в электрификацию химической промышленности, – подчеркнул руководитель исследования, профессор Карстен Штреб. – Это главный стимул для крупномасштабных коммерческих разработок по сокращению промышленных выбросов CO2. Процессы, которые в настоящее время требуют значительных объемов нефти или природного газа, в будущем могут работать на устойчивой электроэнергии».

Новый процесс основан на известном методе электролиза воды, при котором электричество используется для расщепления воды на водород и кислород. Однако в рамках так называемого гибридного электролиза ученые использовали в качестве исходного сырья не только воду, но и глицерин. В результате вместо кислорода на выходе получается формиат. Традиционно формиаты производят из нефти, что сопряжено со значительными выбросами углекислого газа. Электрохимическое же получение формиатов из глицерина является CO2-нейтральным при условии использования «зеленой» электроэнергии.

В основе процесса лежит инновационный катализатор, созданный исследователями. На молекулярном уровне он объединяет два металла – медь и палладий, расположенные в непосредственной близости друг к другу. «Нам не только удалось создать этот катализатор, но мы уже очень хорошо понимаем, что делает этот материал и как мы можем оптимизировать его работу», – сообщил Штреб. Теоретические и экспериментальные данные были получены в сотрудничестве с командой Национального тайваньского университета науки и технологий.

В дальнейшем команда планирует изучить возможность замены дорогостоящего благородного металла палладия в катализаторе на более распространенные металлы. Ученые также нацелены на разработку нового метода преобразования формиата в метанол, спрос на который значительно выше. Это может стать возможным благодаря внедрению второго процесса восстановительного электролиза.

Исследование проводилось в рамках крупной научной программы SusInnoScience, направленной на развитие устойчивых химических и биотехнологических производственных процессов. Международный характер проекта, в котором участвовали специалисты, получившие поддержку Фонда Александра фон Гумбольдта, сыграл ключевую роль в его успехе.