Новый наноматериал в помощь снижения энергозависимости от России
Нанотехнологии в последние годы набирают обороты. Это достижение современной науки в Чехии связывается, прежде всего, с Чешским институтом исследований и передовых технологий CATRIN в Оломоуце. Ныне чешские ученые создали наноматериал, похожий на обычный минерал, который можно встретить в природе. Он чувствителен к солнечному свету, запускает важные химические реакции и способен заменить драгоценные металлы, чем поможет сэкономить на производстве красок, пластмасс, лекарств и других химикалий.
Преимуществом нового материала, разработанного учеными из CATRIN при сотрудничестве со специалистами из других научных институтов, является, помимо прочего, и значительное снижение энергетических затрат при технологических процессах.
В чем же заключается уникальность нового наноматериала, рассказывает научный директор Чешского института исследований и передовых технологий Университета Палацкого в Оломоуце профессор Радек Зборжил:
«Этот материал ускоряет и повышает степень извлечения химических реакций под воздействием солнечного света. Однако в этом нет ничего необычного, потому что существует целый ряд подобных фотокатализаторов. Особенность заключается в том, что, в отличие от других систем, мы можем использовать целый спектр солнечного излучения – ультрафиолетового, инфракрасного и видимого. Вторым важным отличием является механизм функционирования, когда после облучения солнечным светом в наноматериале происходит изменение структуры электронов, и наступает значительное повышение температуры в окружающей его среде. Это позволяет достичь рекордных скоростей химических реакций по сравнению со всеми ранее известными вариантами решений».
Так называемый плазмонный катализатор ученые тестировали в десятках процессов при производстве пластмасс, лекарств, красок и агрохимикалий. При химических реакциях производства анилинов до сих пор использовались драгоценные металлы – золото, палладиум, платина. Процесс требовал применения высоких температур и давления, достичь которых можно было лишь с помощью электропечей, то есть огромного количества энергии. Теперь электропечи удалось заменить солнечной энергией, а драгметаллы – наноматериалами на основе обычных металлов – железа и меди. Точнее – сульфида железа-меди, который можно обнаружить в природе в виде металлического блестящего минерала халькопирита.
«Аналогичными процессами мы занимались и ранее при сотрудничестве с коллегами из Института Лейбница в Ростоке. В начале года мы опубликовали в журнале Nature Catalysis результаты исследований, в рамках которых мы уделяли внимание разработкам подобных катализаторов, похожих по составу, но функционирующих по иным принципам. Мы обратили внимание на эти материалы и их производство по той причине, что существующее производство весьма дорогостояще. Этот рынок обходится около 12 млрд долларов в год. Поэтому мы искали решение, которые было бы способно заменить драгоценные металлы и снизить расходы на энергетику», - продолжает профессор Радек Зборжил.
Экономия энергии
Большая часть исследований проходила в Оломоуце на протяжении полутора лет. Участие в них принимали греческие ученые из Ираклиона и немецкие – из Ростока. Исследователи опубликовали свойства нового материала в профессиональном журнале Nature Nanotechnology и одновременно подали заявку на патент для его практического промышленного использования.
«Его применение возможно в десятках или даже сотнях производственных процессов в области фармацевтической промышленности, производства красок, агрохимикалий, пластмасс, где используются производные анилина. Однако мы с коллегами убеждены, что спектр применения может быть гораздо шире. Интерес проявили инвесторы из Германии, где область химического производства представляет значительную часть европейского рынка. Наша технология будет защищена европейским патентом, и мы с нетерпением ждем дискуссий о возможном технологическом решении, и, конечно же, мы не против возможного лицензирования технологии».
Приносит ли новый наноматериал какие-то преимущества в решении энергетического кризиса, и может ли он помочь снизить зависимость Европы от российских энергоносителей?
«Военный конфликт в Украине, безусловно, внес свою лепту в актуальный энергетический кризис в Европе. Так что экономия энергии и поиск «зеленых» источников, таких как солнечная энергия, является, определенно, правильным выбором. Наш наноматериал создается из дешевых, нетоксичных и широкодоступных металлов. Сам синтез возможно проводить в промышленных масштабах. Так что частично мы помогаем продвинуться по пути к сырьевой независимости», - заключает профессор Радек Зборжил из Чешского института исследований и передовых технологий Университета Палацкого в Оломоуце.
