Abstrakt illustration av atomer som passerar genom vatten och ett elektrifierat membran under en lysande sol. Kredit:Meenesh Singh
Ett team av forskare under ledning av Meenesh Singh vid University of Illinois Chicago har upptäckt ett sätt att omvandla 100 % av koldioxid som fångas upp från industriella avgaser till eten, en viktig byggsten för plastprodukter.
Deras resultat publiceras i Cell Reports Physical Science .
Medan forskare har undersökt möjligheten att omvandla koldioxid till eten i mer än ett decennium, är UIC-teamets tillvägagångssätt den första som uppnår nästan 100 % användning av koldioxid för att producera kolväten. Deras system använder elektrolys för att omvandla infångad koldioxidgas till eten med hög renhet, med andra kolbaserade bränslen och syre som biprodukter.
Processen kan omvandla upp till 6 ton koldioxid till 1 ton eten, vilket återvinner nästan all infångad koldioxid. Eftersom systemet drivs på el kan användningen av förnybar energi göra processen kolnegativ.
Enligt Singh överträffar hans teams tillvägagångssätt nettonoll-koldioxidmålet för andra koldioxidavskiljnings- och omvandlingstekniker genom att faktiskt minska den totala koldioxiduttaget från industrin. "Det är en netto negativ," sade han. "För varje 1 ton eten som produceras, tar du 6 ton CO2 från punktkällor som annars skulle släppas ut i atmosfären."
Tidigare försök att omvandla koldioxid till eten har förlitat sig på reaktorer som producerar eten inom källan för koldioxidutsläpp. I dessa fall så lite som 10 % av CO2 utsläpp omvandlas vanligtvis till eten. Etenen måste senare separeras från koldioxiden i en energikrävande process som ofta involverar fossila bränslen.
I UIC:s tillvägagångssätt förs en elektrisk ström genom en cell, varav hälften är fylld med infångad koldioxid, den andra hälften med en vattenbaserad lösning. En elektrifierad katalysator drar laddade väteatomer från vattenmolekylerna till den andra halvan av enheten åtskilda av ett membran, där de kombineras med laddade kolatomer från koldioxidmolekylerna för att bilda eten.
Bland tillverkade kemikalier över hela världen rankas eten på tredje plats för koldioxidutsläpp efter ammoniak och cement. Eten används inte bara för att skapa plastprodukter för förpacknings-, jordbruks- och bilindustrin, utan också för att producera kemikalier som används i frostskyddsmedel, medicinska sterilisatorer och vinylbeklädnad för hus.
Eten tillverkas vanligtvis i en process som kallas ångkrackning som kräver enorma mängder värme. Sprickbildning genererar cirka 1,5 ton koldioxidutsläpp per ton skapad eten. I genomsnitt producerar tillverkare cirka 160 miljoner ton eten varje år, vilket resulterar i mer än 260 miljoner ton koldioxidutsläpp över hela världen.
Förutom eten kunde UIC-forskarna producera andra kolrika produkter som var användbara för industrin med sin elektrolysmetod. De uppnådde också en mycket hög omvandlingseffektivitet för solenergi, och omvandlade 10 % av energin från solpanelerna direkt till kolproduktproduktion. Detta är långt över den toppmoderna standarden på 2 %. För all eten de producerade var solenergiomvandlingens effektivitet runt 4 %, ungefär samma hastighet som fotosyntesen. + Utforska vidare
