Изобретение датских ученых поможет очистить от метана воздух в коровниках

Уникальный метод, эффективно удаляющий низкоконцентрированный метан из воздуха, разработала исследовательская группа сотрудников Химического факультета Копенгагенского университета (UCPH) и его дочерней компанией Ambient Carbon, сообщает 18 декабря пресс-служба UCPH.

Внедрение метода позволит удалять парниковые газы из животноводческих помещений, заводов по производству биогаза и очистных сооружений, что станет важным шагом для улучшения климата, считают разработчики.

Согласно выводам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), сокращение выбросов метана вызовет быстрое снижение темпов роста глобальной температуры. Этот газ в 85 раз опаснее для климата, чем CO₂, а более половины его выбросов производят антропогенные источники, в основном это животноводческие фермы и добыча ископаемого топлива.

Руководитель исследования, профессор атмосферной химии UCPH Мэтью Стэнли Джонсон поясняет:

«Большая часть наших выбросов метана происходит из миллионов точечных источников с низкой концентрацией, таких как коровники и свинарники. На практике метан из этих источников невозможно сконцентрировать до более высоких уровней или удалить. Но наш новый результат доказывает, что это возможно с использованием реакционной камеры, которую мы построили».

Результаты исследования Джонсон представил онлайн на COP28 в Дубае.

Метан можно выжечь из воздуха, если его концентрация превышает 4%. Но, как отметил Джонсон, большинство антропогенных выбросов содержат метан в концентрации 0,1%.

Чтобы удалить метан низкой концентрации из воздуха, исследователи построили реакционную камеру, в которой происходит цепная реакция химических соединений, при этом большая часть метана (СН₄) расщепляется и удаляется из воздуха.

«В ходе научного исследования мы доказали, что наша реакционная камера может удалять 58 процентов метана из воздуха. И с тех пор, как мы представили исследование, мы улучшили наши результаты в лаборатории, так что реакционная камера теперь находится на уровне 88 процентов», — сказал Джонсон.

Метод, который разработали исследователи и назвали «Фотохимической системой уничтожения метана» (MEPS), имитирует естественный процесс разложения метана, но только делает это в 100 миллионов раз быстрее, чем в природе.

Система работает следующим образом: в реакционную камеру с газообразным метаном вводятся молекулы хлора (Cl₂). Затем камера освещается ультрафиолетовым светом, энергия которого заставляет молекулы расщепляться на два атома хлора.

Атомы хлора забирают атом водорода у метана, образуя НCl (соляная кислота), который далее превращается в углекислый газ (CO₂), окись углерода (CO) и водород (H₂) также, как это происходит в естественном процессе в атмосфере, но только там на это уходит 10–12 лет.

«Метан разлагается со скоростью улитки, потому что газ не особенно рад вступать в реакцию с другими веществами в атмосфере. Однако мы обнаружили, что с помощью света и хлора мы можем вызвать реакцию и расщепить метан примерно в 100 миллионов раз быстрее, чем в природе», — пояснил Джонсон.

Результаты исследования нового метода разработчики представили также в статье «Высокоэффективный газофазный фотореактор для удаления метана из источников низкой концентрации», опубликованной в журнале Environmental Research Letters.

«Сегодняшние животноводческие фермы — это высокотехнологичные предприятия, где аммиак уже удален из воздуха. Таким образом, удаление метана с помощью предложенных систем очистки воздуха является очевидным решением», — заявил профессор Джонсон.

Дочерняя компания UCPH Ambient Carbon, которую сейчас возглавляет профессор Мэтью Стэнли Джонсон, уже начала разработку технологии MEPS и сделает ее доступной обществу.