Химики получили водород из карбидного шлама

Химики из России выяснили, что карбидный шлам – отход от процесса получения ацетилена – можно количественно превратить в газообразный водород и твердый оксид кальция. Для этого достаточно выдержать его с металлическим кальцием при 700 градусах Цельсия. Как пишут ученые в Green Chemistry, образующийся в реакции водород можно использовать для гидрирования алкенов.

Ацетилен в лаборатории легко получить из карбида кальция – твердого вещества с формулой CaC₂. Для этого нужно просто добавить к нему воды и собрать получившийся газ. Это очень удобный способ, и поэтому химическая промышленность каждый год производит около 30 миллионов тонн карбида кальция, большая часть которого уходит именно на синтез ацетилена.

Но у этого способа есть один недостаток: при гидролизе карбида кальция помимо водорода образуется много твердых отходов – гидроксид кальция Ca(OH)₂ в смеси с разными примесями, которые содержит исходный карбид. Эту смесь химики называют карбидным шламом, который после синтеза обычно просто выкидывают. 

Но двое химиков из Санкт-Петербургского университета – Кристина Лоцман (Kristina A. Lotsman) и Константин Родыгин (Konstantin S. Rodygin) – нашли для карбидного шлама полезное применение. Они обнаружили, что при нагревании с разными активными металлами-восстановителями из него выделяется водород, а в твердом остатке остается смесь оксида выбранного металла и оксида кальция. При этом если взять в качестве восстановителя сам кальций – то оксид получится только один, и из него впоследствии можно снова получить карбид. Таким образом, считают авторы статьи, можно производить карбид кальция практически без отходов.

Химики также показали, что полученный из шлама водород можно применить в реакции гидрирования алкенов. Для этого они смешали карбидный шлам с кальцием, нагрели его до 500 градусов Цельсия, а полученный водород запустили в каталитическую реакцию гидрирования сопряженного алкена. В качестве катализатора химики использовали палладий на угле, а на выходе получили продукт гидрирования с количественным выходом.

Так ученые показали, что из карбидного шлама можно получить достаточно чистый газообразный водород, способный вступать в каталитические реакции.

Ранее мы рассказывали о том, как химики научились получать водород из фурфураля.