Группа исследователей во главе с Минешем Сингхом из Иллинойского университета в Чикаго (UIC) открыла способ преобразования 100% углекислого газа, уловленного из промышленных выхлопов, в этилен – ключевое сырье для пластмассовых изделий. Об этом сообщает американский еженедельник Ritz Herald. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
В то время как исследователи изучают возможность преобразования углекислого газа в этилен уже более десяти лет, подход ученых из UIC стал первым, позволяющим добиться почти 100% использования углекислого газа для производства ценных углеводородов. Их разработка предусматривает использование электролиза для преобразования захваченного углекислого газа в этилен высокой чистоты с другими видами топлива на основе углерода и кислородом в качестве побочных продуктов.
Процесс может преобразовать до 6 тонн CO2 в 1 тонну этилена, перерабатывая почти весь объем выбросов улавливаемого углекислого газа. Поскольку система работает на электричестве, использование возобновляемых источников энергии может сделать эту технологию «углеродно-отрицательной».
По словам Сингха, подход его команды превосходит цель других подобных технологий улавливания и преобразования углерода прежде всего за счет фактического сокращения общего объема выбросов из точечных источников в промышленности, которые в противном случае загрязняли бы атмосферу.
Предыдущие попытки преобразования двуокиси углерода в этилен основывались на реакторах, производящих этилен в потоке исходных выбросов двуокиси углерода. В этих случаях обычно всего 10% выбросов CO2 преобразуется в этилен. Кроме того, позже этот этилен должен быть отделен от диоксида углерода за счет весьма энергоемкого процесса, чаще всего – с использованием ископаемого топлива.
В подходе UIC электрический ток проходит через ячейку, половина которой заполнена захваченным углекислым газом, а другая половина — раствором на водной основе. Наэлектризованный катализатор втягивает заряженные атомы водорода из молекул воды в другую половину блока, разделенную мембраной, где они соединяются с заряженными атомами углерода из молекул углекислого газа, образуя этилен.
Среди производимых химических веществ во всем мире этилен занимает третье место по выбросам углерода после аммиака и цемента. Этилен используется не только для создания пластиковых изделий для упаковки, сельского хозяйства и автомобилестроения, но и для производства химикатов, используемых в антифризах, медицинских стерилизаторах и виниловом сайдинге для домов.
Этилен обычно производится в процессе, называемом паровым крекингом, который требует огромного количества тепла. Крекинг производит около 1,5 метрических тонн выбросов углерода на тонну произведенного этилена. В среднем производители по всему миру вырабатывают около 160 миллионов тонн этилена каждый год, что приводит к более чем 260 миллионам тонн выбросов углекислого газа.
В дополнение к этилену ученые UIC смогли, с помощью своей электролизной технологии, производить и другие богатые углеродом продукты, ценные для промышленности. При этом они добились очень высокой эффективности преобразования задействованной в техпроцессе солнечной энергии, преобразовывая до 10% энергии солнечных панелей непосредственно в выход углеродных продуктов – это намного выше современного стандарта в 2%.
Как отмечено учеными UIC по итогам своего исследования, для всего произведенного ими этилена эффективность преобразования солнечной энергии составляла около 4%, что примерно соответствует аналогичным параметрам такого процесса, как фотосинтез.