Углекислый газ и вода - сырьё и энергия будущего

На сегодняшний день в атмосфере Земли содержится порядка 850 миллиардов тонн двуокиси углерода. Мировая экономика вырабатывает 36 миллиардов тонн диоксида углерода ежегодно, плюс углекислый газ содержится в вулканических выбросах и в метаболитах животных организмов. Геологические и биологические процессы не могут связать всё это количество газа, поэтому возникает ежегодно растущий парниковый эффект.

Однако, не так давно (в 2019 году) физики из США создали особые "наноиглы" из графена и меди, которые используют энергию электрического тока для превращения углекислого газа в молекулы этанола — обычного питьевого спирта или алкоголя. Эта реакция обратна сжиганию спирта на воздухе: 2СО2 + 3Н2О = С2Н5ОН + 3О2.

Как видно, процесс идёт с выделением кислорода. А уже из спирта можно получать практически неограниченное число высокомолекулярных соединений, в том числе глюкозу и другие питательные вещества. Промышленное получение углеводородов как сырья для пищевой и химической промышленности из углекислого газа способно эффективно снижать его концентрацию в атмосфере, уменьшая парниковый эффект.

Из спирта можно синтезировать и традиционные виды жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания, раз уж углерод становится участником бесконечного глобального атмосферно-промышленного круговорота. Кроме того, при массовом повсеместном получении углеводородов из атмосферы вполне можно продолжать добывать и сжигать природный газ, мазут, дизель и каменный уголь на электростанциях, а также использовать все традиционные энергоносители для отопления зданий.

Из воды путём электролиза можно получать водород также с выделением кислорода: 2H2O = 2H2+О2. Поскольку запасы воды на планете огромны, а при сжигании водорода снова получается вода, то вода, по сути, совершая техногенный круговорот, является неисчерпаемым источником водорода, который можно использовать в синтезе высокомолекулярных соединений после того, как ископаемое углеводородное топливо на планете закончится.

В недалёком будущем водород будет использоваться в экологически чистом производстве электроэнергии - в термоядерной реакции, участвуя в ней в форме своих изотопов - дейтерия и трития. Дейтерий - изотоп водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Тритий - изотоп водорода, ядро которого состоит из протона и двух нейтронов.

В настоящее время учёные находятся на пути к созданию термоядерного реактора. Установка Токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) — это конструкция для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Температура термоядерной плазмы составляет  порядка 100-150 миллионов градусов, и главная проблема реактора - удержать такую сверхгорячую плазму внутри реактора продолжительное время.

Термоядерные реакторы являются экологически чистыми и сверхмощными в плане выработки энергии, а реакция совершенно безопасна: всё, что может случиться при сбое процесса внутри реактора - остывание плазмы и прекращение реакции. Так что человечество на всю свою жизнь обеспечено как неисчерпаемыми источниками пищи, так и энергии, поэтому в будущее нужно смотреть с неиссякаемым оптимизмом.