Японские ученые создали «умный» углеродный материал, который экономит энергию
27.03.2026
Представьте технологию улавливания углекислого газа, которая работает не на предельных температурах, а почти «вполсилы» — и при этом эффективнее прежних решений. Именно такой материал разработали учёные из Университета Тиба (Япония). Он способен высвобождать захваченный CO₂ при температуре ниже 60 C — тогда как обычные системы требуют нагрева свыше 100 C.
Почему это важно?
Улавливание и хранение углерода (CCS) существует уже несколько десятилетий, но широкого распространения не получило. Главная причина — высокая энергозатратность. На этапе десорбции (высвобождения газа) системы приходится сильно нагревать, что делает процесс дорогим.
Новый материал, получивший название вициазит, меняет правила игры.
Как это работает?
Команда учёных под руководством Ясухиро Ямады создала три версии углеродного материала с точно выстроенной структурой. Ключевое отличие от аналогов — упорядоченное расположение азотсодержащих групп (в частности, групп NH 2) внутри углеродной матрицы.
В большинстве существующих углеродных адсорбентов эти группы распределены хаотично — из‑за этого процесс улавливания и высвобождения CO₂ получается нестабильным и непредсказуемым. Японские исследователи решили эту проблему на молекулярном уровне.
Процесс создания состоял из нескольких этапов:
Результаты впечатляют:
Практические плюсы
Снижение температуры десорбции даёт сразу несколько преимуществ:
Возможности вициазита выходят за рамки улавливания углерода. Благодаря настраиваемым свойствам поверхности его можно применять:
Исследователи намерены продолжить работу над оптимизацией структуры материала — чтобы добиться ещё большей эффективности и стабильности.
«Наша цель — внести свой вклад в развитие общества будущего и использовать недавно разработанные нами углеродные материалы с контролируемой структурой», — подчёркивает Ямада.
Этот прорыв может стать важным шагом к более экологичной и энергоэффективной промышленности — и приблизить нас к решению проблемы избыточного CO₂ в атмосфере.
Почему это важно?
Улавливание и хранение углерода (CCS) существует уже несколько десятилетий, но широкого распространения не получило. Главная причина — высокая энергозатратность. На этапе десорбции (высвобождения газа) системы приходится сильно нагревать, что делает процесс дорогим.
Новый материал, получивший название вициазит, меняет правила игры.
Как это работает?
Команда учёных под руководством Ясухиро Ямады создала три версии углеродного материала с точно выстроенной структурой. Ключевое отличие от аналогов — упорядоченное расположение азотсодержащих групп (в частности, групп NH 2) внутри углеродной матрицы.
В большинстве существующих углеродных адсорбентов эти группы распределены хаотично — из‑за этого процесс улавливания и высвобождения CO₂ получается нестабильным и непредсказуемым. Японские исследователи решили эту проблему на молекулярном уровне.
Процесс создания состоял из нескольких этапов:
- высокотемпературная обработка сырья;
- химическая модификация структуры;
- точный контроль расположения атомов азота.
Результаты впечатляют:
- две из трёх версий материала улавливают CO₂ эффективнее стандартных углеродных адсорбентов;
- одна версия особенно хорошо показала себя на этапе десорбции: она высвобождает большую часть захваченного газа при температуре ниже 60 C;
- другой вариант материала, хоть и требует чуть более высокой температуры, зато отличается повышенной долговечностью — его структура стабильнее в долгосрочной перспективе.
Практические плюсы
Снижение температуры десорбции даёт сразу несколько преимуществ:
- меньше энергии — можно использовать отработанное тепло промышленных процессов вместо специальных систем нагрева;
- ниже затраты — экономия на энергоресурсах делает технологию доступнее;
- проще внедрение — технология становится реалистичной для энергоёмких отраслей: электростанций, металлургических и химических заводов.
Возможности вициазита выходят за рамки улавливания углерода. Благодаря настраиваемым свойствам поверхности его можно применять:
- для адсорбции металлов (например, в очистке сточных вод);
- в качестве катализатора в химических реакциях;
- в других процессах, где важна точная структура поверхности материала.
Исследователи намерены продолжить работу над оптимизацией структуры материала — чтобы добиться ещё большей эффективности и стабильности.
«Наша цель — внести свой вклад в развитие общества будущего и использовать недавно разработанные нами углеродные материалы с контролируемой структурой», — подчёркивает Ямада.
Этот прорыв может стать важным шагом к более экологичной и энергоэффективной промышленности — и приблизить нас к решению проблемы избыточного CO₂ в атмосфере.