Японські науковці першими у світі перетворили вуглекислий газ на паливо

Команда дослідників із Токійського університету розробила новий спосіб точкового нагрівання матеріалів у хімічних процесах за допомогою мікрохвиль, що дозволяє зосередити тепло лише там, де воно потрібно. Такий підхід забезпечив енергоефективність у 4,5 раза вищу, ніж традиційні методи нагріву, що може сприяти «зеленій трансформації» промислової хімії.

В ідеалі мікрохвильові реакції можуть бути забезпечені зеленою енергією, і в цьому випадку система може сприяти зменшенню викидів вуглекислого газу, перетворюючи його на інші корисні хімічні речовини. Джерело: 2025 Kishi­mo­to et al. CC-BY-ND

Як пояснює доцент Фумінао Кішімото з кафедри хімічного системного інжинірингу, більшість реакцій відбувається на рівні кількох атомів, тоді як звичайне нагрівання рівномірно прогріває весь реактор, витрачаючи енергію марно. Нова система використовує мікрохвилі частотою близько 900 мегагерців, що збуджують певні атоми — зокрема іони індію, розміщені всередині пористої структури з цеоліту. Ці іони діють як мініатюрні антени, перетворюючи мікрохвильову енергію на тепло, яке передається безпосередньо до реакційної зони.

Завдяки такому вибірковому нагріванню реакції, що зазвичай потребують високих температур — наприклад, розклад води або перетворення метану, — можуть проходити за нижчих температур і з меншою кількістю енергії. Крім того, технологія може бути використана для вловлювання та перероблювання вуглекислого газу, а також для рециркуляції пластику. Залежно від розміру пор цеоліту можна підвищувати ефективність або краще контролювати реакцію.

Цей матеріал виглядає як скеля, вкрита льодом, але під мікроскопом ви побачите губчасту мережу. Це є ключовим для експериментів, оскільки порожнини можуть бути заповнені специфічними іонами для створення тепла від мікрохвиль. Оскільки матеріал є пористим, рідини можуть протікати крізь нього, поглинаючи тепло для забезпечення реакцій. Джерело: 2025 Hannes Grobe CC-BY-SA‑2.5

Дослідження виконувалися в унікальних умовах великої синхротронної лабораторії SPring‑8 у Японії, де команда працювала протягом чотирьох років, щоб довести, що нагрівання дійсно відбувається на рівні окремих атомів. Науковці поєднали експерименти з високоточною калориметрією та комп’ютерним моделюванням.

Кішімото зазначив, що технологія поки перебуває на лабораторному етапі. Для промислового впровадження необхідно вдосконалити каталізатори, конструкцію реакторів і поєднати систему з відновлюваними джерелами енергії. За сприятливих умов пілотні установки можуть з’явитися протягом наступного десятиліття, а масштабне застосування залежатиме від технічного прогресу та розвитку енергетичної інфраструктури.