Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы разработали прорывную систему
Учёные из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы представили прорывную систему, которая может изменить наше представление о выбросах углекислого газа. В статье, опубликованной в журнале Nature Catalysis, исследователи описывают систему преобразования уловленного углекислого газа ($CO_2$) в этилен промышленного качества — химическое вещество, необходимое для производства пластмасс, текстиля и строительных материалов.
Работа демонстрирует прямой путь превращения выбросов парниковых газов в ценные химические продукты.
Ключевые преимущества системы
Помимо экологических преимуществ, ведущий исследователь, доцент Сюй Лу, отметил ключевые преимущества системы, которые создают возможность превратить дорогостоящий процесс улавливания $CO_2$ в прибыльный.
«Мы разработали и испытали систему в реалистичных промышленных условиях, используя уловленный $CO_2$ под высоким давлением», — сказал он. «Наши результаты показывают, что уловленный углерод может быть преобразован в ценный продукт с реальным экономическим потенциалом».
Преобразование уловленного $CO_2$
Уловленный $CO_2$ можно перерабатывать разными способами. Однако для производства этилена, глобальный рынок которого превышает 200 миллиардов долларов в год, электролиз особенно перспективен, поскольку его можно осуществлять с использованием возобновляемой электроэнергии и в более мягких условиях, чем другие методы улавливания.
Лу возглавил исследовательскую группу, которая разработала электролизер высокого давления для преобразования $O2$ с водой в этилен. Уловленный под высоким давлением $CO2$ является продуктом коммерческих систем улавливания углерода, но исследований роли давления при электрохимическом преобразовании $CO_2$ в ценный продукт проводилось мало.
Прорыв KAUST, по словам Лу, впервые показал, что использование промышленного давления $CO_2$ может значительно улучшить производительность и стабильность электролиза.
В отличие от многих предыдущих систем, которые требуют этапов снижения или повышения давления, что требует большого количества энергии, и дорогостоящей очистки этилена из-за выхода смешанного продукта, система KAUST снижает энергетические затраты на производство этилена на 0,8 гигаджоулей на тонну по сравнению с существующими системами электролиза, что эквивалентно энергии, необходимой для питания среднего дома в течение недели.
Экономический анализ показывает, что процесс KAUST может производить этилен по цене 1240 долларов за тонну, что примерно соответствует сегодняшней рыночной цене. Однако, в отличие от стандартных методов производства этилена, которые требуют больших затрат энергии и углерода, процесс KAUST использует $CO_2$ и может работать на возобновляемой электроэнергии. При оптимизации системы затраты могут снизиться ещё больше, превратив улавливание углерода из бремени для бюджета в возможность получения прибыли.
Профессор Уильям Робертс также участвовал в исследовании.
Предоставлено Университетом науки и технологий имени короля Абдаллы.