Per anni, i ricercatori hanno lavorato per riutilizzare l'anidride carbonica atmosferica in eccesso in nuove sostanze chimiche, combustibili e altri prodotti tradizionalmente ottenuti da idrocarburi raccolti da combustibili fossili. La recente spinta per mitigare gli effetti climatici dei gas serra nell'atmosfera ha spinto i chimici a trovare i mezzi più efficienti possibili. Un nuovo studio introduce una reazione elettrochimica, potenziato da polimeri, per migliorare la CO ₂ -efficienza di conversione in etilene rispetto ai precedenti tentativi.

I risultati dello studio condotto dal professore di chimica dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign Andrew Gewirth e dallo studente laureato Xinyi (Stephanie) Chen sono pubblicati sulla rivista Catalisi naturale .

Consentire CO ₂ il gas per fluire attraverso una camera di reazione dotata di elettrodi di rame e una soluzione elettrolitica è il metodo più comune utilizzato dai ricercatori per convertire la CO ₂ a sostanze chimiche utili contenenti carbonio, i rapporti di studio.

"Il rame è altamente selettivo verso il tipo di carbonio che forma l'etilene, " Gewirth ha detto. "Diversi materiali per elettrodi produrranno sostanze chimiche diverse come il monossido di carbonio invece dell'etilene, o una miscela di altre sostanze chimiche a base di carbonio. Quello che abbiamo fatto in questo studio è stato progettare un nuovo tipo di elettrodo di rame che produce quasi interamente etilene".

Studi precedenti hanno utilizzato altri metalli e rivestimenti molecolari sull'elettrodo per aiutare a dirigere la CO ₂ -reazioni di riduzione, i rapporti di studio. Però, questi rivestimenti non sono stabili, spesso si rompono durante il processo di reazione e cadono dagli elettrodi." Quello che abbiamo fatto diversamente in questo studio è stato combinare gli ioni di rame e i polimeri in una soluzione, quindi applicare quella soluzione a un elettrodo, trascinando il polimero nel rame, " disse Chen.

Nel laboratorio, il team ha scoperto che i nuovi elettrodi trascinati da polimeri avevano meno probabilità di rompersi e producevano intermedi chimici più stabili, con conseguente produzione di etilene più efficiente. "Siamo stati in grado di convertire CO ₂ all'etilene con un tasso fino all'87%, a seconda dell'elettrolita utilizzato, " Chen ha detto. "Questo è in aumento rispetto ai precedenti rapporti di tassi di conversione di circa l'80% utilizzando altri tipi di elettrodi".

"Con lo sviluppo delle fonti economiche di elettricità, combinato con il crescente interesse per la CO ₂ -tecnologia di riduzione, vediamo un grande potenziale per la commercializzazione di questo processo, " disse Gewirth.