Разработка эффективных методов улавливания CO2 имеет ключевое значение для решения задачи декарбонизации и для поддержания состава воздушной среды в замкнутых системах жизнеобеспечения. Регенерируемые сорбенты на основе карбоната калия (K2CO3) обеспечивают обратимое поглощение CO2. Однако для их эффективной работы необходимо использовать пористые носители, которые обеспечивают диспергирование активного компонента и увеличивают скорость сорбции. Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой перспективный носитель, благодаря высокой удельной поверхности, химической и термической стабильности. В работе синтезированы регенерируемые сорбенты K2CO3/УНТ и изучены их сорбционные свойства в условиях, имитирующих удаление СО2 в системах жизнеобеспечения и декарбонизации. Максимальная сорбционная емкость, равная 15 мас.% по СО2, достигнута на сорбенте с содержанием K2CO3 71 мас.%. Полученные регенерируемые материалы характеризуются стабильной сорбционной емкостью в циклах сорбции-регенерации, что открывает перспективы для их практического применения.

Проведен сравнительный анализ исследований, посвященных разработке подходов к определению ключевых критериев для проведения технико-экономической оценки перспективности инновационных технологий улавливания, хранения и утилизации углекислого газа, в основном, выполненных за последние 10 лет. Установлено, что главными составляющими такой оценки являются: уровень готовности технологии, продолжительность ее жизненного цикла и так называемый углеродный след, который, в свою очередь, соотносится с величиной потенциала глобального потепления. Показано, что для моделей СО2-производств ключевыми индикаторами являются:

а) технические (уровень готовности технологии, рабочие температуры, рабочие давления, общая конверсия СО2, оценка жизненного цикла);

б) экономические (капитальные затраты CAPEX, операционные затраты OPEX, общая стоимость производства, цена продукта и др.);

в) экологические (потребление электроэнергии, чистая утилизация СО2, величина углеродного следа, потребление воды и т.д.). Лидирующими странами в области разработки указанных технологий являются США, Великобритания и Канада.

Методами рентгенофазового анализа (РФА), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), растровой электронной микроскопии (РЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) выявлена роль оксидов Rh2O3 и реакции молекул NH3 с кислородом оксида родия в формировании коррозионного слоя на Rh в процессе окисления NH3 воздухом на поликристаллическом родии (Rh(poly)) при 1133 К. При окислении NH3 на Rh(poly) одновременно протекают интенсивное окисление родия и реакция молекул NH3 с кислородом оксида Rh. По данным РФЭС при окислении NH3 на Rh(poly) формируются оксидные слои с составом Rh2O3. Данные РФА дают близкие значения параметра ГЦК-ячейки а металлического родия (3,802–3,803 Å) и области когерентного рассеивания (ОКР) D (39–55 нм) для всех образцов. Эти данные указывают на оксидные слои на металлическом Rh, содержащем субзерна размером 39–55 нм. На начальной стадии окисления NH3 (t ≤ 1 ч) формируются пористые оксидные агломераты размером ~0,7 мкм и растут кристаллические волокна диаметром 50–100 нм состава Rh2O3. При продолжительном окислении NH3 (t ≥ 10 ч) на поверхности образуются пластинчатые оксидные агломераты размером 0,5–1,0 мкм, на которых растут кристаллические пирамиды высотой 1–2 мкм состава Rh2O3. Формирование этих коррозионных структур при окислении NH3 может протекать через газовую фазу по механизму пар–жидкость–кристалл (ПЖК).

В работе представлены перспективные пути использования метанола как сырья для получения востребованных продуктов химической промышленности. Обсуждаются катализаторы и технологии производства диметоксиметана, диметилоксалата и диметилкарбоната. Данный обзор может представлять интерес в условиях сокращенного экспорта метанола из РФ с целью создания отечественных технологий утилизации метанола для получения ценных химических соединений.

Последние годы ознаменовались не только широким применением пластика во многих отраслях промышленности, но и ростом актуальности переработки и поиска альтернативных методов утилизации пластиковых отходов. В работе предложено внедрение продукта переработки пластиков в гидроочистку традиционных нефтяных фракций. Проведено исследование влияния использования моно- (Y/ZSM-23) и бицеолитных (Y+ZSM-23) сульфидных NiMo-катализаторов на процесс гидроочистки сырья, в состав которого входит хлорсодержащее термолизное масло. Показано, что все синтезированные катализаторы обеспечивают конверсию хлорсодержащих соединений выше 92 %. Обнаружено, что цеолитсодержащие катализаторы в процессе гидроочистки оказывают влияние на фракционный состав полученных гидрогенизатов за счет реакций крекинга и изомеризации, способствуя увеличению выхода светлых фракций. Показано, что катализатор на основе цеолита Y демонстрирует перспективу его применения благодаря высокой активности в превращении гетероатомных соединений и высококипящих н-алканов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проекты FWUR-2024-0037 и FWUR-2024-0038). Цель настоящей работы – на примере реактора окисления иловых осадков сточных вод с производительностью 50000 т/год показать связь между флуктуациями давления на входе в реактор и пространственной структурой псевдоожиженного слоя. Для ожижения слоя в реакторе используется трубчатый коллектор, для которого в литературе нет аналогичных данных. Исследования выполнены с помощью численного 3D-моделирования. Данные мониторинга входного давления и видеосъемки слоя в реакторе были использованы для сравнения с расчетом. Показано, что флуктуации давления на входе в реактор и в разных точках по высоте слоя коррелируют между собой, причем степень корреляции уменьшается по мере удаления от входа в реактор. Спектральный анализ флуктуаций входного давления выявил совпадение основных частот флуктуаций в области 0,8–1,0 Гц для расчета и эксперимента. Сопоставление динамики изменения поверхности слоя в расчете и эксперименте показало, что процесс формирования крупных пузырей, который является «фундаментом» для гидродинамической картины в слое, аналогичен в расчетах и эксперименте. Информация о степени корреляции флуктуаций входного давления и структуры псевдоожиженного слоя полезна для определения текущего состояния слоя катализатора, что способствует надежному управлению реактором и процессом в целом.