Niesamowite odkrycie w przekształcaniu wychwytywania dwutlenku węgla w etylen

Zespół naukowców kierowany przez Mincha Singha z University of Illinois w Chicago odkrył sposób na przekształcenie 100% dwutlenku węgla wychwyconego ze spalin przemysłowych w etylen, kluczowy element budulcowy produktów z tworzyw sztucznych.

Ich odkrycia zostały opublikowane w Raporty komórkowe Nauki fizyczne.

Podczas gdy badacze badali możliwość konwersji Dwutlenek węgla Dla mnie etylen Od ponad dekady podejście zespołu UIC było pierwszym, które pozwoliło osiągnąć prawie 100% wykorzystanie dwutlenku węgla do produkcji węglowodorów. Ich system wykorzystuje elektrolizę do transformacji przetwornika gazowy dwutlenek węgla w etylen o wysokiej czystości, z innymi paliwami węglowymi i tlenem jako produktami ubocznymi.

Proces ten może przekształcić do 6 ton metrycznych dwutlenku węgla na 1 tonę metryczną etylenu, zawracając prawie cały wychwycony dwutlenek węgla. Ponieważ system jest zasilany energią elektryczną, wykorzystanie energii odnawialnej może spowodować, że proces będzie ujemny.

Według Singha podejście jego zespołu wykracza poza cel emisji dwutlenku węgla netto innych technologii wychwytywania i konwersji dwutlenku węgla, skutecznie zmniejszając całkowitą emisję dwutlenku węgla z przemysłu. „To wynik ujemny” – powiedział. „Na każdą tonę wyprodukowanego etylenu przypada 6 ton dwutlenku węgla₂ z konkretnych źródeł, które w przeciwnym razie zostałyby uwolnione do atmosfery”.

Poprzednie próby konwersji dwutlenku węgla do etylenu opierały się na reaktorach, które wytwarzają etylen w strumieniu źródła emisji dwutlenku węgla. W takich przypadkach mniej niż 10% dwutlenku węgla₂ Emisje są zazwyczaj przekształcane w etylen. Etylen należy następnie oddzielić od dwutlenku węgla w energochłonnym procesie, który często obejmuje paliwa kopalne.

W podejściu UIC plik prąd elektryczny Przechodzi przez komórkę wypełnioną do połowy wychwyconym dwutlenkiem węgla, a drugą połowę roztworem wodnym. Elektrokatalizator pobiera ładunek atomy wodoru Z cząsteczki wody Druga połowa jednostki jest oddzielona membraną, gdzie łączy się z ładunkiem atomy węgla z cząsteczek dwutlenku węgla do etylenu.

Wśród chemikaliów produkowanych na całym świecie etylen zajmuje trzecie miejsce pod względem emisji dwutlenku węgla po amoniaku i cemencie. Etylen wykorzystywany jest nie tylko w budownictwie plastikowe produkty Dla przemysłu opakowaniowego, rolniczego i motoryzacyjnego, ale także do produkcji chemikaliów stosowanych w płynach niezamarzających, sterylizatorach medycznych i sidingach winylowych do domów.

Etylen jest zwykle wytwarzany w procesie zwanym krakingiem parowym, który wymaga ogromnych ilości ciepła. Kraking generuje około 1,5 tony emisji dwutlenku węgla na każdą tonę wyprodukowanego etylenu. Średnio producenci produkują około 160 milionów ton etylenu każdego roku, co daje ponad 260 milionów ton emisji dwutlenku węgla na całym świecie.

Oprócz etylenu naukowcy z UIC byli w stanie wytworzyć inne produkty bogate w węgiel, przydatne dla przemysłu, dzięki metodzie elektrolizy. Osiągnęli również bardzo wysoką wydajność konwersji energii słonecznej, przetwarzając 10% energii z Panele słoneczne Bezpośrednio do produkcji wyrobów węglowych. To znacznie powyżej ostatniego benchmarku wynoszącego 2%. Dla całego wytworzonego etylenu sprawność konwersji energii słonecznej wynosiła około 4%, czyli mniej więcej tyle samo, co tempo fotosyntezy.