Conversione diretta di CO 2 e CH 4 in combustibili liquidi. Credito:Università di Liverpool
I ricercatori dell'Università di Liverpool hanno compiuto un importante passo avanti nella conversione diretta dell'anidride carbonica (CO 2 ) e metano (CH 4 ) in combustibili liquidi e sostanze chimiche che potrebbero aiutare l'industria a ridurre le emissioni di gas a effetto serra producendo al contempo preziose materie prime chimiche.
In un articolo pubblicato sulla rivista di chimica Angewandte Chemie riportano un processo di sintesi del plasma davvero unico per il diretto, attivazione in un'unica fase di anidride carbonica e metano in combustibili liquidi e prodotti chimici di valore superiore (ad esempio acido acetico, metanolo, etanolo e formaldeide) con elevata selettività alle condizioni ambientali (temperatura ambiente e pressione atmosferica).
Questa è la prima volta che questo processo è stato mostrato, poiché è una sfida significativa convertire direttamente queste due molecole stabili e inerti in combustibili liquidi o sostanze chimiche utilizzando qualsiasi processo convenzionale a fase singola (ad esempio la catalisi) che bypassa l'alta temperatura, processo di produzione di syngas ad alta intensità energetica e trattamento di syngas ad alta pressione per la sintesi chimica.
La sintesi a temperatura ambiente in un unico passaggio di combustibili liquidi e prodotti chimici dal reforming diretto della CO 2 con CH 4 è stato ottenuto utilizzando un nuovo reattore al plasma non termico a pressione atmosferica con un elettrodo ad acqua e un basso apporto energetico.
Dottor Xin Tu, dal Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'Università, ha dichiarato:"Questi risultati mostrano chiaramente che i plasmi non termici offrono una soluzione promettente per superare la barriera termodinamica per la trasformazione diretta del CH 4 e CO 2 in una gamma di prodotti chimici di piattaforma strategicamente importanti e combustibili sintetici a condizioni ambientali. Introducendo un catalizzatore nel processo chimico del plasma, nota come catalisi plasmatica, potrebbe mettere a punto la selettività delle sostanze chimiche target. "
"Si tratta di un'importante tecnologia innovativa che ha un grande potenziale per fornire un cambiamento radicale nella futura attivazione del metano, CO 2 conversione e utilizzo e stoccaggio di energia chimica, che è anche di enorme rilevanza per l'industria energetica e chimica e potrebbe aiutare ad affrontare le sfide del riscaldamento globale e dell'effetto serra".
Le emissioni di metano e anidride carbonica sono considerate gas serra che contribuiscono al riscaldamento globale e al cambiamento climatico.
Per affrontare le sfide energetiche globali derivanti dai gas serra, tecnologie nuove ed emergenti vengono sviluppate a un ritmo accelerato.
Plasma, il quarto stato della materia, una miscela di gas caricata elettricamente, offre un'alternativa promettente e attraente per la sintesi di combustibili e prodotti chimici, fornendo un modo unico per consentire reazioni termodinamicamente sfavorevoli a condizioni ambientali.
Nei plasmi non termici, la temperatura del gas rimane bassa (fino alla temperatura ambiente), mentre gli elettroni sono altamente energetici con una temperatura tipica degli elettroni di 1-10 eV, sufficiente per attivare molecole inerti (es. CO 2 e CH 4 ) presentano e producono una varietà di specie chimicamente reattive compresi i radicali, atomi eccitati, molecole e ioni. Queste specie energetiche, che sono prodotti a una temperatura relativamente bassa, sono in grado di innescare una varietà di reazioni diverse.
I sistemi al plasma hanno la flessibilità di essere scalati verso l'alto e verso il basso. Inoltre, l'elevata velocità di reazione e il rapido raggiungimento dello stato stazionario in un processo al plasma consente un rapido avvio e arresto del processo al plasma rispetto ad altri processi termici, che riduce significativamente il costo energetico complessivo e offre un percorso promettente affinché il processo al plasma alimentato da energia rinnovabile (ad esempio energia eolica e solare) agisca come un efficiente sistema localizzato o distribuito di accumulo di energia chimica.
Il processo altamente attraente potrebbe anche fornire una soluzione promettente per porre fine al gas flaring dai pozzi di petrolio e gas attraverso la conversione del metano in torcia in preziosi combustibili liquidi e sostanze chimiche che possono essere facilmente immagazzinati e trasportati. Circa il 3,5% (~150 miliardi di metri cubi di gas) della fornitura mondiale di gas naturale è stato bruciato in modo spreco, o "svasato", nei giacimenti di petrolio e gas, ha emesso più di 350 milioni di tonnellate di CO 2 .
