Ғалымдар CO₂ ны пайдалы энергияға айналдыратын қолжетімді шешім тапты

SciTechDaily сайтында жарияланған материалға сүйенген Aikyn.kz CO₂-ны пайдалы өнімге айналдыратын арзан катализатордың қалай жұмыс істейтінін түсіндіреді.

Жаңа зерттеу нәтижесі бойынша, құны төмен әрі кең таралған марганецтен жасалған катализаторлар CO₂-ны формиатқа (сутекті сақтап, кейін қайта босатуға болатын энергия тасымалдаушысына) тиімді айналдыра алады.

Йель университеті мен Миссури университетінің зерттеушілері марганец негізіндегі катализаторлар көмірқышқыл газын формиатқа тиімді түрлендіретінін хабарлады. Марганец – кең таралған әрі арзан металл, ал формиаттың болашақта отын элементтері технологияларында сутекті сақтау және босату тәсілі ретінде қолданылатын мүмкіндігі бар.

Фото etsy.com сайтынан алынды.

Бұл нәтижелер Chem журналында жарияланды. Зерттеуге Йель университетінің постдокторанты Джастин Уедал мен Миссури университетінің магистрант-зерттеушісі Кайлер Вёртью жетекшілік еткен. Жоғары ғылыми жетекшілікке Йель профессоры Нилай Хазари және Миссури профессоры Уэсли Бернскёттер үлес қосқан.

Сутекті сақтау мен өндіру не үшін әлі де маңызды?

Сутек отын элементтері электр энергияны сутектегі химиялық энергияны түрлендіру арқылы өндіреді. Бұл тәсіл батарея жұмысына ұқсас. Әлеуеті жоғары болғанымен, кең көлемде қолдануға кедергі болады, басты мәселенің бірі – сутекті арзан әрі тиімді тәсілмен көп мөлшерде өндіру және сақтау.

Фото knowledge.carolina.com сайтынан алынды.

«Көмірқышқыл газын кәдеге жарату – бүгінгі басым бағыт. Қазір қазба отынның орнын басатын жаңартылатын химиялық шикізат көздері ізделіп жатыр», – деді Йель университетінің өнер және ғылым факультетінің (FAS) химия профессоры әрі кафедра меңгерушісі, профессор Хазари.

Формиаттың протондалған түрі болып саналатын құмырсқа қышқылы қазірдің өзінде азық-түлікті сақтау, бактерияға қарсы өңдеу және былғары илеу сияқты өндірістік мақсаттар үшін үлкен көлемде шығарылады. Ғалымдар оны отын элементтері үшін сутек көзі ретінде де қарастырып жатыр. Бірақ бұл үшін құмырсқа қышқылын тұрақты әрі практикалық жолмен өндіру керек.

Катализатор мәселесі: құны, тұрақтылығы және уыттылығы

Қазір өнеркәсіпте формиат өндіру көбіне қазба отынға сүйенеді. Сондықтан ұзақмерзімді тұрғыда бұл тәсіл тұрақты шешім ретінде саналмайды. Зерттеушілердің айтуынша, табиғатқа қолайлы жол – атмосферадағы көмірқышқыл газынан формиатқа айналдыру. Яғни, парниктік газды азайтып, оны пайдалы өнімге айналдыру.

Фото Wikipedia сайтынан алынды.

Алайда мұны іске асыру үшін катализатор қажет. Тиімді деп саналатын көптеген катализаторлар қымбат металдарға негізделген. Олардың бағасы жоғары, қоры аз және уыттылығы да жоғары болуы мүмкін. Ал қолжетімді, тұрақты әрі арзан металдарға негізделген катализаторлар көбіне сапасы төмен нәтиже көрсетеді, өйткені тез ыдырап, CO₂-ны формиатқа айналдыру мүмкіндігін шектейді.

Марганецтің «ұзақ өмірлі» жаңа дизайны

Хазари командасы осы тұста жаңа тәсіл ұсынды.

Зерттеушілер марганец негізіндегі катализаторлардың жұмыс істеу мерзімін тиімді уақытқа ұзарта алғанын айтты. Нәтижесінде, олардың тиімділігі көптеген қымбат металл катализаторларын да басып озған. Ғалымдардың түсіндіруінше, негізгі жаңалық – лиганд құрылымына қосымша донор атомын енгізіп, катализаторды тұрақтандыру (лиганд – металл атомымен байланысып, реакцияға қабілеттілігін өзгертетін атом не молекула).

«Лиганд дизайнының осындай мәнді нәтиже бергені қуантады», – деді Уедал.

Зерттеушілер бұл тәсіл тек CO₂-ны формиатқа айналдырумен шектелмей, басқа да каталитикалық түрлендірулерге кеңінен қолданылуы мүмкін екенін атап өтті.

Дереккөз: “Improving productivity and stability for CO2 hydrogenation by using pincer-ligated Mn complexes with hemilabile ligands” – Justin C. Wedal, Kyler B. Virtue, Wesley H. Bernskoetter, Nilay Hazari, Brandon Q. Mercado, Nicole Piekut, 5 қаңтар 2026, Chem. DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102833