Gli ingegneri dell'Università di Cincinnati hanno creato un modo più efficiente per convertire l'anidride carbonica in prodotti di valore, affrontando contemporaneamente il cambiamento climatico.
Nel suo laboratorio di ingegneria chimica presso la Facoltà di Ingegneria e Scienze Applicate della UC, il professore associato Jingjie Wu e il suo team hanno scoperto che un catalizzatore di rame modificato migliora la conversione elettrochimica dell'anidride carbonica in etilene, l'ingrediente chiave della plastica e una miriade di altri usi. /P>
L'etilene è stato definito "la sostanza chimica più importante del mondo". È sicuramente tra i prodotti chimici più comunemente prodotti, utilizzato in tutto, dai tessuti all'antigelo al vinile. L'industria chimica ha generato 225 milioni di tonnellate di etilene nel 2022.
Wu ha affermato che il processo promette di produrre un giorno etilene attraverso l’energia verde anziché i combustibili fossili. Ha l'ulteriore vantaggio di rimuovere il carbonio dall'atmosfera.
"L'etilene è una piattaforma chimica fondamentale a livello globale, ma il processo convenzionale di steam cracking per la sua produzione emette una notevole quantità di anidride carbonica", ha affermato Wu. "Utilizzando l'anidride carbonica come materia prima anziché dipendere dai combustibili fossili, possiamo riciclare efficacemente l'anidride carbonica."
Lo studio è stato pubblicato su Nature Chemical Engineering .
Gli studenti di Wu, tra cui l'autore principale e laureato alla UC Zhengyuan Li, hanno collaborato con la Rice University, l'Oak Ridge National Laboratory, il Brookhaven National Laboratory, la Stony Brook University e l'Arizona State University.
La conversione elettrocatalitica dell'anidride carbonica produce due prodotti primari di carbonio, etilene ed etanolo. I ricercatori hanno scoperto che l'utilizzo di un catalizzatore di rame modificato produceva più etilene.
"La nostra ricerca offre approfondimenti essenziali sulla divergenza tra etilene ed etanolo durante la CO2 elettrochimica riduzione e propone un approccio praticabile per dirigere la selettività verso l'etilene," ha detto l'autore principale Li.
"Ciò porta a un impressionante aumento del 50% nella selettività dell'etilene", ha affermato Wu. "Idealmente, l'obiettivo è produrre un singolo prodotto anziché molteplici."
Li ha affermato che il prossimo passo sarà perfezionare il processo per renderlo più fattibile dal punto di vista commerciale. Il sistema di conversione perde efficienza poiché i sottoprodotti della reazione, come l'idrossido di potassio, iniziano a formarsi sul catalizzatore di rame.
"La stabilità dell'elettrodo deve essere migliorata per l'implementazione commerciale. Il nostro prossimo obiettivo è migliorare la stabilità ed estenderne il funzionamento da 1.000 a 100.000 ore", ha affermato Li.
Wu ha affermato che queste nuove tecnologie contribuiranno a rendere l'industria chimica più ecologica e più efficiente dal punto di vista energetico.
“L’obiettivo generale è decarbonizzare la produzione chimica utilizzando elettricità rinnovabile e materie prime sostenibili”, ha affermato Wu. "L'elettrificazione della conversione dell'anidride carbonica in etilene segna un passo avanti significativo nella decarbonizzazione del settore chimico."
Ulteriori informazioni: Zhengyuan Li et al, Dirigere CO2 vie di elettroriduzione per il C2 selettivo formazione del prodotto utilizzando catalizzatori di rame drogato a sito singolo, Nature Chemical Engineering (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00018-w
Informazioni sul giornale: Ingegneria chimica naturale
Fornito dall'Università di Cincinnati
