Sorprendente descubrimiento en la conversión de la captura de carbono para producir etileno

Un equipo de investigadores dirigido por Minch Singh de la Universidad de Illinois en Chicago ha descubierto una forma de convertir el 100 % del dióxido de carbono capturado de los gases de escape industriales en etileno, un componente clave de los productos de plástico.

Sus hallazgos fueron publicados en Informes celulares Ciencias físicas.

Mientras los investigadores exploraban la posibilidad de convertir Dióxido de carbono a mi etileno Durante más de una década, el enfoque del equipo de la UIC ha sido el primero en lograr un uso cercano al 100 % del dióxido de carbono para la producción de hidrocarburos. Su sistema utiliza electrólisis para transformar la camioneta. gas de dióxido de carbono en etileno de alta pureza, con otros combustibles de carbono y oxígeno como subproductos.

Este proceso puede convertir hasta 6 toneladas métricas de dióxido de carbono en 1 tonelada métrica de etileno, reciclando casi todo el dióxido de carbono capturado. Dado que el sistema funciona con electricidad, el uso de energía renovable puede hacer que el proceso sea negativo en carbono.

Según Singh, el enfoque de su equipo va más allá del objetivo de emisiones netas de carbono de otras tecnologías de captura y conversión de carbono al reducir efectivamente la producción total de dióxido de carbono de la industria. «Es negativo neto», dijo. “Por cada tonelada de etileno producido, tomas 6 toneladas de dióxido de carbono₂ de fuentes específicas que de otro modo serían liberadas a la atmósfera”.

Los intentos anteriores de convertir el dióxido de carbono en etileno se han basado en reactores que producen etileno dentro de la corriente de emisión de dióxido de carbono de la fuente. En estos casos, menos del 10% del dióxido de carbono₂ Las emisiones normalmente se convierten en etileno. Luego, el etileno debe separarse del dióxido de carbono en un proceso de uso intensivo de energía que a menudo involucra combustibles fósiles.

En el enfoque UIC, el archivo . corriente eléctrica Pasa a través de una celda, la mitad llena con dióxido de carbono capturado y la otra mitad con una solución acuosa. El electrocatalizador atrae una carga. átomos de hidrógeno De moléculas de agua La otra mitad de la unidad está separada por una membrana, donde se combina con la carga Átomos de carbón de moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.

Entre los productos químicos fabricados en todo el mundo, el etileno ocupa el tercer lugar en emisiones de carbono después del amoníaco y el cemento. El etileno se utiliza no sólo en la construcción productos de plástico Para las industrias de embalaje, agricultura y automoción, pero también para la producción de productos químicos utilizados en anticongelantes, esterilizadores médicos y revestimientos vinílicos para viviendas.

El etileno generalmente se produce en un proceso llamado craqueo al vapor, que requiere grandes cantidades de calor. El craqueo genera alrededor de 1,5 toneladas métricas de emisiones de carbono por cada tonelada de etileno producido. En promedio, los fabricantes producen alrededor de 160 millones de toneladas de etileno cada año, lo que resulta en más de 260 millones de toneladas de las emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo.

Además del etileno, los científicos de la UIC han podido producir otros productos ricos en carbono útiles para la industria a través de un enfoque de electrólisis. También han logrado una eficiencia muy alta en la conversión de energía solar, convirtiendo el 10% de la energía de Paneles solares Directo a la producción de productos de carbono. Esto está muy por encima del punto de referencia más reciente del 2%. Para todo el etileno producido, la eficiencia de conversión de la energía solar fue de alrededor del 4%, que es casi lo mismo que la tasa de fotosíntesis.