Кремній паливо майбутнього

Несподіваний і незвичайний випадок змусив вчених по-новому дивитися на майбутнє альтернативної енергетики. На складі одного з хімічних комбінатів в Німеччині несподівано почав кипіти тонкодисперсний кремній, що зберігався в атмосфері азоту. Таке досить загадкову поведінку досить стабільного елемента привернуло увагу не тільки керівників підприємства, але і науковий світ. Цим явищем зацікавився професор хімії з університету Франкфурта-на-Майні Норберт Аунер, який давно вважав, що енергію можна одержувати не тільки шляхом спалювання вуглеводнів, викидаючи десятки тисяч тонн продукту реакції СО2, але і хімічним шляхом при взаємодії інших елементів, також досить поширених на нашій планеті як нафта, газ і вугілля.

Професор Аунер детально досліджував подію і з'ясував, що в одній з ємностей з кремнієвої пилом міститься в атмосфері азоту, перебували оксиди міді. Стало очевидним, що присутній в ємності чистий азот, один з найбільш інертних газів, був також залучений в реакцію. Як з'ясувалося згодом, дрібнодисперсний кремній здатний вступати в реакцію з азотом при температурі близько 500 градусів Цельсія, а оксид міді є каталізатором реакції.

Цінність такого випадкового події важко переоцінити. Кремній другий за поширеністю елемент на Землі, більше кремнію тільки кисню. Вміст кремнію на землі становить від 25 до 28 %. У чистому вигляді кремній практично не зустрічається, найбільш поширений кремній у вигляді кремнезему (сполуки кремнію й кисню) відомого нам як пісок. Горіння кремнію в атмосфері азоту не супроводжується виділенням в атмосферу парникового газу - двоокису вуглецю, а в результаті самого процесу горіння утворюється продукт реакції - такий же пісок, але не на кисневої основі, а на нітратній. Таким чином, замість попелу нова енергетика буде викидати кремненитрид, з якого надалі можна отримати дешевий аміак, основу для виробництва азотних добрив, що нинішня хімічна промисловість виробляє мільйонами тонн. Але і це ще не все, спрощений спосіб отримання аміаку з кремненитридных пісків, істотно знижує його собівартість і дає можливість отримувати дешевий водень з аміаку, собівартість якого буде в десять разів дешевше традиційної технології отримання водню з води. Крім того, виготовивши двигун внутрішнього згоряння з керамічних елементів, бак автомобіля можна буде заправляти кремнієм. Ідея такого досвіду була апробована в 70 роках хіміками німецької компанії Вакер, які замість бензину заливали кремнийсодержащую рідина - тетраметилсилан і отримали таку ж кількість енергії, як і при заправці бензином, але тоді не було відповідних керамічних матеріалів і двигун виконаний з традиційних металів заклинило від утворюються в процесі роботи пісків..

На жаль не все так райдужно, адже не можна одержати енергію безпосередньо з піску для цього треба спочатку затратити енергію на виділення чистого кремнію з піску і теж не малу, але її витрати будуть з лишком покриті енергією сполуки кремнію та азоту. Професор Аунер вважає, що фабрики відновлення кремнію з пісків вигідніше розміщувати в екваторіальних пустелях, де у великій кількості є пісок і сонячна . Завдяки кремнієвим сонячним панелям буде отриманий струм, який приводить в дію реактори відновлення кремнію. Після чого з кремнію будуть отримані блоки, які можна надсилати на електростанції для подальшого спалювання в атмосфері азоту. Крім того з кремнію відновленого з пісків вже зараз виробляють сонячні панелі, переробляючи його на монокристалічний кремній в ростових печах методом Чохральського з якого згодом отримують сонячні пластини.

            Конечно, есть много технологическим проблем в этой идее и до ее вооплощения может пройти от десяти до двадцати лет, но химическая идея этих процессов уже сейчас предельно ясна. Потребность в углероде человечество может существенно снизить, используя только в металлургии в виде углерода и промышленного графита и в химии при переработке углеводородов в химические соединения необходимые человечеству, но о выбросах парниковых газов в нынешних объемах можно будет забыть.

Як не дивно, в періодичній системі Менделєєва вуглець і кремній стоять поруч, але досі ніхто не розглядав кремній як джерело енергії майбутнього.