Koldioxid är den främsta bidragsgivaren till utsläppen av växthusgaser, som är ansvariga för global uppvärmning och klimatförändringar. Direkt avskiljning av CO2 i luften är en av de föreslagna lösningarna för att minska dess koncentration i atmosfären, men att kombinera denna process med dess återvinning och omvandling till förädlade produkter är mycket komplex och kräver en finbalanserad interaktion mellan detta element och adsorbenterna som tillåter dess infångning. och konvertering till mervärdesprodukter.
En forskargrupp vid Universitat Jaume I i Castelló har demonstrerat en ny metod som kombinerar direkt avskiljning av CO2 från luften och dess effektiva och selektiva omvandling till cykliska karbonater utan att använda epoxider som substrat (vilket är värdefullt ur säkerhetssynpunkt eftersom epoxider är potentiellt explosiva).
Systemet använder billiga, metallfria, kommersiella organiska salter. De måttliga reaktionsförhållandena som används (vid rumstemperatur eller upp till 40ºC) och mångfalden av substrat som används visar mångsidigheten hos den föreslagna metoden. Resultaten publiceras i tidskriften ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
"Det stora problemet och den stora svårigheten med denna metod", förklarar forskaren Marcileia Zanatta, "är att CO2 i luften är i en mycket låg koncentration, cirka 0,04 %, och detta betyder att infångningsreaktionen är mycket långsam och dess omvandling till en annan produkt kräver mycket drastiska förhållanden." I systemet som utvecklats vid det offentliga universitetet i Castelló, "lyckades vi att fånga det på 16 timmar, vilket är en avsevärt snabbare takt än de cirka 40 timmar som rapporterats i litteraturen", säger forskaren.
Utvecklingen av ett enda material som kombinerar katalytisk och sorptionsförmåga för att arbeta samtidigt i både CO2 fånga och konvertera är en mycket attraktiv men komplex utmaning. I det här fallet har en sekventiell process visats, där CO2 fångas först i bikarbonatform och omvandlas sedan till cykliska karbonater. Den enkelhet och låga kostnaden förknippad med CO2 infångning, i kombination med effektiviteten i omvandlingsprocessen, öppnar dörren till ett brett utbud av direkt luftinfångningsmetoder och konverteringsprocesser (DACC).
Användningen av biomassabaserade substrat (som också är billigare än epoxider), koldioxid som fångas direkt från luften och en billig och kommersiellt tillgänglig adsorbent "gör denna metod mycket fördelaktig och attraktiv för att utveckla hållbara syntetiska kemiska vägar för att generera cykliska karbonater." säger forskaren Víctor Sans, "och detta representerar ett hållbart och cirkulärt ekonomiskt tillvägagångssätt för fångst och valorisering av växthusgaser." Sans hävdar att "det har varit en vetenskaplig utmaning att fånga och omvandla koldioxid med ett enda system, men vi har lyckats skapa en bro mellan de två."
Framställning av cykliska karbonater från CO2 är mycket intressant ur hållbarhetssynpunkt, eftersom det är fullt effektivt atomärt, dvs slutprodukten innehåller alla material som är involverade i processen, utan att skapa några biprodukter. Cykliska karbonater är viktiga industrikemikalier med olika användningsområden:miljövänliga lösningsmedel, litiumjonbatterier, färger och beläggningar, hartser, prekursorer för polymera material och polymerbearbetning inom finkemi.
Mer information: Marcileia Zanatta et al, Direct Air Capture and Integrated Conversion of Carbon Dioxide into Cyclic Carbonates with Basic Organic Salts, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2023). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c00890
Journalinformation: ACS Sustainable Chemistry &Engineering
Tillhandahålls av Asociacion RUVID
