Химики Санкт-Петербургского университета разработали способ получения водорода из промышленных химических отходов, образующихся при получении ацетилена из карбида кальция. Ученые уверены, что это позволит немного приблизиться к безотходному химическому производству.
Карбид кальция является крупнотоннажным сырьем, в основном используемым для получения ацетилена — ключевого реагента химической промышленности. В результате гидролиза карбида кальция — реакции получения ацетилена — в качестве второго продукта образуется так называемый остаток, по существу являющийся отходом. В настоящее время в химической промышленности ежегодно образуется около 23 миллионов тонн такого остатка, и с каждым годом его количество растет.
Ученые Санкт-Петербургского университета разработали способ, позволяющий превратить этот, по сути, ненужный отход в ценный и востребованный крупнотоннажный продукт — водород. Сегодня этот газ активно используют не только в химической промышленности, например в реакциях получения аммиака и метанола, но и в водородной энергетике.
«Мы провели крупное исследование и обнаружили, что нагревание так называемого карбидного шлама, того самого остатка после реакции получения ацетилена, с определенными металлами приводит к выделению водорода. Варьируя металлы и условия реакции, нам удалось достигнуть его количественного выхода. Таким образом, остаток от гидролиза карбида может быть полностью разложен до ценного водорода и оксида металла. Это может быть использовано для переработки отхода химического производства», — объяснила аспирант научной лаборатории кластерного катализа СПбГУ Кристина Лоцман.
Ученые проверили условия реакции таких металлов, как цинк, железо, алюминий, магний и кальций. Наилучшие результаты были достигнуты при использовании цинка и кальция. Так, при использовании в качестве металла кальция вторым продуктом реакции оказался реагент, используемый для синтеза карбида кальция. Таким образом ученым удалось замкнуть цикл и вернуть оба остатка в химическую промышленность уже не в виде отходов, а в качестве ценных реагентов.
В работе использовались ресурсные центры «Нанотехнологии», «Рентгенодифракционные методы исследования» и «Магнитно-резонансные методы исследования» Научного парка СПбГУ.