Учёные считают преобразование углекислого газа в этилен коммерчески перспективным

Инженеры из Университета Цинциннати разработали перспективную электрохимическую систему, которая предназначена для преобразования выбросов электростанций в полезные продукты в рамках решения проблемы изменения климата. Руководитель исследования, Цзинцзе Ву, его студенты применили двухступенчатую каскадную реакцию для преобразования углекислого газа в монооксид углерода. После этого они получили из него этилен. Это химическое вещество используется практически везде, от упаковки пищевых продуктов до производства автомобильных покрышек. Исследование было проведено при сотрудничестве с Калифорнийским университетом и Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли.

Фото: nature.com

Чжан говорит, что 2-стадийная конверсия может существенно повысить эффективность и производительность при выпуске этилена. Одновременно с этим будут снижены затраты. Процессы, которые они разработали, могут быть применёны к различным реакциям, поскольку структура электрода является простой. Селективность означает выделение желаемых соединений, а производительность – это тот объём этилена, который может произвести реактор. Исследователи отмечают, что выборочно сокращают выбросы углерода и это может быть очень ценным для использования в крупных масштабах.

По словам Чжана, предлагаемые приложения могут использоваться в различных отраслях промышленности, начиная от сталелитейной, заканчивая цементные заводами и нефтегазовой промышленностью. Он считает, что данная техника для сокращения выбросов углерода в дальнейшем будет приносить прибыль. В результате, сокращение выбросов углерода больше не будет дорогостоящим процессом, как сейчас.

Многие учёные называют этилен одним из важнейших химических веществ в мире. Он применяется в пластиковых бутылках, трубах ПВХ, резине, текстиле и так далее. Цзинцзе Ву отметил, что химическое соединение, которое они получают, известно под названием «зеленый этилен», поскольку он выпускается из возобновляемых источников.

В идеале процесс можно усовершенствовать так, чтобы можно было удалять парниковый газ из окружающей среды, и одновременно производить химические вещества и топливо, говорит Ву. Выбросы углекислого газа в больших объёмах создают электростанции и предприятия по производству этилена. Целью является улавливание этого углекислого газа и превращение его в этилен при помощи электрохимической конверсии.

На данный момент, сказал Ву, процесс требует больше энергии, чем воспроизводится в этилене. Исследовательская группа смогла увеличить эффективность и производительность, благодаря использованию тандемных электродов. В результате процесс стал коммерческим привлекательным для промышленности. Кроме того, это даёт существенные экологические преимущества тем, кто будет заниматься таким производством.

Ву также добавил, что медь необязательно является лучшим катализатором для этой реакции. Он считает, что отраслевые эксперты могут найти альтернативы, которые ещё больше повысят эффективность и производительность процесса. Система получилась универсальной. Как говорит Ву, каждый может использовать для неё предпочтительные катализаторы. Им даже с медью удалось в два раза повысить производительность. Если катализаторы будут иметь лучшие свойства, то экономическая целесообразность процесса ещё вырастет. В прошлом году Ву подал заявку на патент, чтобы зарегистрировать своё изобретение.

За прошедшие 10 лет технологии существенно улучшились и Чжан оптимистично смотрит на ближайшие десять лет. В этот период, по его мнению, появиться немало аналогичных разработок. Единственное, что требуется, это некоторое время для обкатки и улучшения экономической составляющей. Но даже сейчас учёным удалось добиться огромных успехов в этом направлении. Результаты исследования можно посмотреть здесь.