Ученые повысили эффективность преобразования углекислого газа в полезные продукты
Исследователи из Иллинойского университета оценили техническую и экономическую эффективность новой технологии электролиза углекислого газа.Методика использует дешевый побочный продукт биотоплива, уменьшая количество энергии, необходимое для обработки диоксида углерода, на 53%, сообщает phys.org. Результаты исследования представлены в Nature Energy.
Превращение CO2 в химикаты, вроде этилена, происходит за счет электрохимического восстановления. Обычно поток газа и жидкого электролита проходит через электролизер, где диоксид углерода распадается на молекулы. На катод идет этилен, на анод – кислород и вода.
«Около 90% энергии, необходимой для обработки углекислого газа, используется положительным электродом, — сказал профессор Пол Кенис. – Из-за низкого спроса на производимый кислород, эта мощность просто теряется».
Исследователи предложили использовать глицерин – органический побочный продукт производства биотоплива из сахарного тростника. Для окисления ему требуется меньше энергии. Команда проверила способность новой техники электролиза обеспечить преобразованию CO2 углеродно-нейтральный или отрицательный бюджет.
«Наша модель работает от сети, делая сценарий более реалистичным, — сказал Кенис. – Возможность восстанавливать углекислый газ с помощью уже существующей инфраструктуры, не полагаясь на полное обеспечение энергией от возобновляемых источников, станет прорывом».
Анализ включал лучшие и худшие случаи выбросов CO2 и потребления энергии. Результаты показали значительное повышение эффективности процесса за счет отказа от стандартных анодных реакций.
«Глицерин демонстрирует большой потенциал. Но мы продолжаем изучать другие органические отходы, так как даже при росте объемов производства биотоплива, одного вещества недостаточно для полного обеспечения процесса, — сказал Кенис. – Хорошо, что в реакции участвует гибкая химия, и многие отходы могут подойти для наших нужд».
Многие исследователи сосредоточились на улучшении избирательности и активности катализаторов для восстановления CO2. И эти работы должны продолжаться, уверен Сумит Верма, соавтор работы.
«Но нужно смотреть и за пределы выделения кислорода на аноде. Так мы не только уменьшаем потребление энергии, но и создаем второй поток ценных продуктов», — сказал специалист.