Инженеры Иллинойского университета в Чикаго (UIC) разработали устройство, которое может эффективно преобразовывать захваченный углекислый газ в этилен, материал-предшественник пластика. При использовании возобновляемых источников энергии этот метод может привести к чистым отрицательным выбросам при производстве пластика.
Несмотря на то, что мир зависит от пластика, этот универсальный материал наносит огромный ущерб окружающей среде, начиная с огромного количества CO2, выделяемого при его производстве. В течение многих лет ученые экспериментировали со способами противодействия этому, превращая захваченный CO2 в полезные материалы, такие как этилен, один из основных предшественников пластика, используя такие вещи, как графеновые квантовые точки или бактерии, питающиеся серой.
Для нового исследования команда UIC разработала электрохимическую ячейку, которая может сделать преобразование более эффективным. Половина камеры заполнена раствором на водной основе, а другая половина содержит газообразный диоксид углерода. Они разделены трехмерной медной сеткой, через которую проходит электрический ток.
Этот процесс вытягивает заряженные атомы водорода из молекул воды в другую камеру, где они затем соединяются с заряженными атомами углерода в СО2, образуя С2Н4 – этилен. Команда говорит, что почти 100% углекислого газа превращается в этилен, что намного выше, чем при использовании других методов. Побочные продукты процесса включают кислород и другие виды топлива на основе углерода.
Обычно производство этилена является энергоемким процессом, при котором выделяется до 1,5 тонн CO2 на каждую тонну произведенного этилена. Но команда отмечает, что если для работы новой системы будут использоваться возобновляемые источники энергии, это может привести к производству пластика, который потребляет больше CO2, чем выделяет.
Минеш Сингх, ведущий исследователь, заявил, что на каждую тонну произведенного этилена получится шесть тонн CO2 из точечных источников, которые в противном случае выбрасывались бы в атмосферу.
С точки зрения энергоэффективности процесс преобразует около 10% солнечной энергии в углеродные продукты и около 4% в этилен. Выход может показаться скромным, но команда говорит, что первая цифра уже в пять раз выше, чем у прочих аналогов, а вторая цифра примерно такая же, как у естественного растительного фотосинтеза.