En banebrydende opdagelse inden for kulstoffangstkonvertering til ethylenproduktion

Et team af forskere ledet af Meenesh Singh ved University of Illinois, Chicago, har opdaget en måde at omdanne 100% af kuldioxid opsamlet fra industriel udstødning til ethylen, en vigtig byggesten for plastprodukter.

Deres resultater er offentliggjort i Cell Reports Physical Science .

Mens forskere har undersøgt muligheden for at omdanne kuldioxid til ethylen i mere end et årti, er UIC-teamets tilgang den første til at opnå næsten 100% udnyttelse af kuldioxid til at producere kulbrinter. Deres system bruger elektrolyse til at omdanne opfanget kuldioxidgas til højrent ethylen med andre kulstofbaserede brændstoffer og oxygen som biprodukter.

Processen kan omdanne op til 6 tons kuldioxid til 1 ton ethylen, og genbruge næsten al opfanget kuldioxid. Fordi systemet kører på elektricitet, kan brugen af ​​vedvarende energi gøre processen kulstofnegativ.

Ifølge Singh overgår hans teams tilgang netto-nul-kulstofmålet for andre kulstofopsamlings- og konverteringsteknologier ved faktisk at reducere den samlede kuldioxidudledning fra industrien. "Det er en netto negativ," sagde han. "For hver 1 ton produceret ethylen, tager du 6 ton CO₂ fra punktkilder, der ellers ville blive frigivet til atmosfæren."

Tidligere forsøg på at omdanne kuldioxid til ethylen har været afhængig af reaktorer, der producerer ethylen inden for kilden til emission af kuldioxid. I disse tilfælde, så lidt som 10 % af CO₂ emissioner omdannes typisk til ethylen. Ethylenet skal senere adskilles fra kuldioxiden i en energikrævende proces, der ofte involverer fossile brændstoffer.

I UICs tilgang ledes en elektrisk strøm gennem en celle, hvoraf halvdelen er fyldt med opfanget kuldioxid, den anden halvdel med en vandbaseret opløsning. En elektrificeret katalysator trækker ladede brintatomer fra vandmolekylerne ind i den anden halvdel af enheden adskilt af en membran, hvor de kombineres med ladede kulstofatomer fra kuldioxidmolekylerne for at danne ethylen.

Blandt fremstillede kemikalier på verdensplan ligger ethylen på tredjepladsen for kulstofemissioner efter ammoniak og cement. Ethylen bruges ikke kun til at skabe plastprodukter til emballage-, landbrugs- og bilindustrien, men også til at producere kemikalier, der bruges i frostvæske, medicinske sterilisatorer og vinylbeklædning til huse.

Ethylen fremstilles normalt i en proces kaldet dampkrakning, der kræver enorme mængder varme. Revnedannelse genererer omkring 1,5 tons kulstofemissioner pr. ton dannet ethylen. I gennemsnit producerer producenterne omkring 160 millioner tons ethylen hvert år, hvilket resulterer i mere end 260 millioner tons kuldioxidemissioner på verdensplan.

Ud over ethylen var UIC-forskerne i stand til at producere andre kulstofrige produkter, der var nyttige for industrien med deres elektrolysetilgang. De opnåede også en meget høj solenergikonverteringseffektivitet, idet de konverterede 10% af energien fra solpanelerne direkte til kulstofproduktoutput. Dette er et godt stykke over den avancerede standard på 2 %. For al den ethylen, de producerede, var solenergikonverteringseffektiviteten omkring 4 %, omtrent samme hastighed som fotosyntese. + Udforsk yderligere

Konverteringsprocessen gør kuldioxid til kontanter