Forskare från Monash-universitetet och Hokkaido-universitetet har utvecklat en metod som omvandlar koldioxid till ett dieselbränsle och har potential att producera ett alternativ för flytande bränsle utan att driva bilar mer hållbart.

När koldioxid (CO ₂ ) läggs till i tillverkningsprocessen för bränsleproduktion, den har förmågan att producera bränslen som minskar eller vänder netto CO ₂ utsläpp. När vätgasen som krävs för denna process tillförs via soldriven vattenelektrolys, hela processen blir helt förnybar. Slutresultatet är en bränsleprodukt utan koldioxidutsläpp.

Övergången till 100 procent förnybara energiresurser är avgörande för att minska utsläppen av växthusgaser från användningen av fossila bränslen under det senaste århundradet. Forskningen, som nyligen publicerades i Journal of Energy Chemistry, erbjuder ett dieselbränslealternativ som kan användas var som helst i världen.

Docent Akshat Tanksale, från Institutionen för kemi- och biologisk teknik vid Monash University, säger OME (oximetylenetrar), är bland ett antal bränslealternativ som väcker ökad uppmärksamhet för sina netto-noll-koldioxidutsläppsegenskaper.

"OME är en dieselblandning eller ett ersättningsbränsle för vilket vi rapporterar den bästa avkastningen efter bästa kunskap var som helst i världen, och när de kopplas till grönt väte, den tillverkningsmetod vi föreslår kan ge flytande bränsle utan netto-noll, " sa docent Tanksale, huvudförfattare till denna studie.

Dimetoximetan (DMM), som är ett dieselblandningsbränsle och den enklaste formen av en OME, forskas för närvarande med stort intresse på grund av dess unika bränsleegenskaper. Kommersiellt, det kan produceras via en tvåstegsprocess av metanoloxidation för att göra formaldehyd, följt av koppling med metanol. Dock, för närvarande, både metanol och formaldehyd framställs av naturgas.

I metoden utvecklad av Monash, koldioxid, väte och metanol används som råmaterial för framställning av DMM i en enda reaktor. Teamet utvecklade en ny katalysator baserad på ruteniumnanopartiklar som gör denna reaktion möjlig. En ytterligare fördel är att denna reaktion sker vid mycket lägre temperaturer än konventionella metanol- och formaldehydproduktionsmetoder, gör den betydligt mer energieffektiv. Monashs ingenjörer arbetar också med en metanolsyntesmetod från koldioxid och väte, stänger koldioxidslingan till enbart förnybara energikällor.

"Att återvinna koldioxidavfall till OME är ett lovande sätt att producera bränsle med ett betydligt lägre koldioxidavtryck. Vi är glada över att vi kunde samarbeta med teamet på Monash för att ytterligare förstå katalysatorernas roll i detta toppmoderna arbete, " sa Dr Abhijit Shrotri, Institutet för katalys, Hokkaido universitet.

Projektet har nyligen fått finansiering för ytterligare forskning om industrialiseringen och uppskalningen av denna toppmoderna katalysator och process av Hindustan Petroleum Corporation Limited (HPCL), Indien. Detta arbete kommer att föra netto-noll flytande bränslen närmare verkligheten.

"CO ₂ valorisering till bränslen är en av de framträdande vägarna för att uppnå nettonoll i framtiden och forskare undersöker effektiva processer för denna omvandling. Vi fokuserar för närvarande på flera CO ₂ omvandlingsteknologier för utveckling av industriellt skalbara katalysatorer och processer. Vårt samarbete med Monash University för att utveckla och skala upp OME-produktion från CO ₂ kommer säkerligen att bidra till utvecklingen av en process för CO ₂ omvandling till bränslen som visar sig vara nödvändig i det nuvarande klimatet, " sa Dr G Valavarasu från HPCL.

"I den här studien, vi utvecklade en unik porstruktur som kunde syntetisera stora molekyler som DMM. Ruteniums partikelstorlek, tillsammans med katalysatorns porstorlek och surhet, är oerhört viktigt för att denna reaktion ska äga rum. Genom att exakt kontrollera dessa parametrar kunde vi uppnå det högsta utbytet av DMM som rapporterats i litteraturen, " sa Dr Waqar Ahmad, som nyligen avslutade sin Ph.D. på detta projekt.