Блог

Jun 01, 2023

Прорывное открытие в области технологии улавливания углерода для производства этилена

Группа исследователей во главе с Минешем Сингхом из Иллинойского университета в Чикаго (UIC) нашла способ конвертировать 100 процентов углекислого газа, улавливаемого из промышленных выхлопов, в этилен, ключевой компонент

Группа исследователей под руководством Минеша Сингха из Университета Иллинойса в Чикаго (UIC) нашла способ конвертировать 100 процентов углекислого газа, улавливаемого из промышленных выхлопов, в этилен, ключевой строительный блок для пластиковых изделий.

Их выводы опубликованыв журнале Cell Reports Physical Science.

Хотя исследователи уже более десяти лет изучают возможность преобразования углекислого газа в этилен, подход команды UIC является первым, позволяющим достичь почти 100-процентного использования углекислого газа для производства углеводородов. Их система использует электролиз для преобразования уловленного углекислого газа в этилен высокой чистоты, а в качестве побочных продуктов — другое углеродное топливо и кислород.

Этот процесс может преобразовать до 6 метрических тонн углекислого газа в 1 метрическую тонну этилена, перерабатывая почти весь уловленный углекислый газ. Поскольку система работает на электричестве, использование возобновляемых источников энергии может сделать процесс углеродоотрицательным.

По словам Сингха, подход его команды превосходит цель других технологий улавливания и преобразования углерода с нулевым выбросом углерода, фактически сокращая общий объем выбросов углекислого газа в промышленности. «Это чистый негатив», - сказал он. «На каждую тонну произведенного этилена вы берете 6 тонн CO2 из точечных источников, которые в противном случае были бы выброшены в атмосферу».

Предыдущие попытки преобразования диоксида углерода в этилен основывались на реакторах, производящих этилен в исходном потоке выбросов диоксида углерода. В этих случаях всего лишь 10 процентов выбросов CO2 обычно преобразуется в этилен. Этилен позже необходимо отделить от углекислого газа в энергоемком процессе, часто с использованием ископаемого топлива.

В подходе UIC электрический ток пропускают через ячейку, половина которой заполнена захваченным углекислым газом, а другая половина — раствором на водной основе. Электрифицированный катализатор вытягивает заряженные атомы водорода из молекул воды в другую половину блока, отделенную мембраной, где они соединяются с заряженными атомами углерода из молекул углекислого газа с образованием этилена.

Среди промышленных химических веществ во всем мире этилен занимает третье место по выбросам углекислого газа после аммиака и цемента. Этилен используется не только для создания пластиковых изделий для упаковочной, сельскохозяйственной и автомобильной промышленности, но также для производства химикатов, используемых в антифризах, медицинских стерилизаторах и виниловом сайдинге для домов.

Этилен обычно получают в процессе, называемом паровым крекингом, который требует огромного количества тепла. Крекинг генерирует около 1,5 метрических тонн выбросов углерода на тонну созданного этилена. В среднем производители производят около 160 миллионов тонн этилена каждый год, что приводит к более чем 260 миллионам тонн выбросов углекислого газа во всем мире.

Помимо этилена, ученые МСЖД с помощью электролиза смогли производить и другие богатые углеродом продукты, полезные для промышленности. Они также достигли очень высокой эффективности преобразования солнечной энергии, преобразуя 10 процентов энергии солнечных панелей непосредственно в углеродные продукты. Это значительно превышает современный стандарт в два процента. Для всего производимого ими этилена эффективность преобразования солнечной энергии составляла около четырех процентов, что примерно соответствует показателю фотосинтеза.

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета Иллинойса в Чикаго.