At blive snavset for at rydde op i den kemiske industris miljøpåvirkning

Den globale kemiske industri er en stor forbruger af fossile brændstoffer og bidrager til klimaændringer; dog har ny Curtin University-forskning identificeret, hvordan sektoren kunne rydde op i sine grønne legitimationsoplysninger ved at blive snavset.

Artiklen, "Insulator-on-Conductor Fouling Amplfies Aqueous Electrolysis Rates," blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

De fleste kemiske reaktioner, der involverer elektricitet og organiske materialer, kan ikke udføres effektivt ved hjælp af vand, fordi de organiske materialer ikke opløses godt, hvilket tvinger industrien til at bruge fossile brændstoffer til at levere varme i stedet for elektricitet eller bruge alternative stoffer til vand, som tilføjer miljø og sikkerhed risici.

Et team af forskere ledet af lektor Simone Ciampi fra Curtin's School of Molecular and Life Sciences har imidlertid fundet ud af, at kemiske reaktioner i vand kan fremskyndes dramatisk ved at tilføje et vandbestandigt materiale til en elektrode - en proces kendt som "begroning" ."

"Fouling går fuldstændig imod konventionel visdom, som siger, at du skal have rene instrumenter for at gøre processer ved hjælp af en elektrode så effektive som muligt," sagde professor Ciampi.

"Men når vi har tilføjet vandfaste materialer såsom plastik eller olie, har vi fundet ud af, at reaktioner sker i disse områder op til seks gange hurtigere end i de 'rene' områder af elektroden.

"Vi fandt, at selv brug af husholdningslim forbedrede reaktionshastigheden med 22 %."

Studiemedleder og ph.d. kandidat Harry Rodriguez sagde, at nøglen var det organiske materiale, der blev tiltrukket af andre vandbestandige materialer.

"Hvis materialet er hydrofobt - hvilket betyder, at det ikke kan lide vand - vil det gerne komme ud, så det vil blive trukket til et hydrofobt miljø som olie, plastik eller lim på en elektrode," sagde han.

Rodriguez sagde, at den kemiske industri var ivrig efter at bruge vand, hvor det var muligt, på trods af udfordringerne.

"Hvis organiske kemikalier skulle fremstilles i vand ved hjælp af nuværende industrielle metoder, forventes udbyttet at være meget dårligt," sagde han.

"Men virksomheder ønsker stadig at bruge vand, hvis det er levedygtigt, fordi de kemikalier, de i øjeblikket bruger til disse reaktioner, er dyre og brandfarlige, så der er bekymringer og potentielle komplikationer i forhold til sikkerhed og opbevaring.

"Ud over de miljømæssige fordele går brug af vand uden om mange af disse problemer."

Professor Ciampi sagde, at det ville vare noget tid, før metoden kunne kopieres i stor skala, men rejsen mod en renere kemisk industri kunne fremskyndes ved at samarbejde med andre ekspertiseområder.

"For eksempel bruger mineindustrien bobler som en måde at adskille mineraler på hele tiden," sagde han.

"Der er et væld af viden derude, som kunne parres med elektrokemi for at bringe denne metode op til en større skala og derefter have en reel indflydelse."

Flere oplysninger: Harry Morris Rodriguez et al., Insulator-on-Conductor Fouling Amplifys Aqueous Electrolysis Rates, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c11238

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af Curtin University