乙烯生產(chǎn)碳捕獲轉(zhuǎn)換的突破性發(fā)現(xiàn)

由伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的Meenesh Singh領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種將工業(yè)廢氣中捕獲的100%二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯的方法，乙烯是塑料產(chǎn)品的關(guān)鍵組成部分。

他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》上。

十多年來(lái)，研究人員一直在探索將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯的可能性，但UIC團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)近100%利用二氧化碳生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏姆椒?。他們的系統(tǒng)使用電解將捕獲的二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為高純度乙烯，以其他碳基燃料和氧氣作為副產(chǎn)品。

該過(guò)程可以將多達(dá)6公噸的二氧化碳轉(zhuǎn)化為1公噸乙烯，回收幾乎所有捕獲的二氧化碳。由于系統(tǒng)依靠電力運(yùn)行，使用可再生能源可以使該過(guò)程產(chǎn)生碳負(fù)值。

根據(jù)Singh的說(shuō)法，他的團(tuán)隊(duì)的方法通過(guò)實(shí)際減少工業(yè)中的二氧化碳總產(chǎn)量，超越了其他碳捕獲和轉(zhuǎn)換技術(shù)的凈零碳目標(biāo)。這是一個(gè)凈負(fù)數(shù)。每生產(chǎn)1噸乙烯，你就會(huì)從點(diǎn)源中提取6噸二氧化碳，否則這些二氧化碳將釋放到大氣中。

之前將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯的嘗試依賴于在源二氧化碳排放流中生產(chǎn)乙烯的反應(yīng)堆。在這些情況下，只有10%的二氧化碳排放通常轉(zhuǎn)化為乙烯。乙烯稍后必須在通常涉及化石燃料的能源密集型過(guò)程中從二氧化碳中分離出來(lái)。

在UIC的方法中，電流通過(guò)一個(gè)電池，其中一半填充捕獲的二氧化碳，另一半填充水基溶液。電氣化催化劑將水分子中的帶電氫原子吸入由膜分離的單元的另一半，在那里它們與二氧化碳分子的帶電碳原子結(jié)合形成乙烯。

在全球人造化學(xué)品中，乙烯的碳排放量排名第三，僅次于氨和水泥。乙烯不僅用于為包裝、農(nóng)業(yè)和汽車行業(yè)制造塑料產(chǎn)品，還用于生產(chǎn)用于防凍劑、醫(yī)療消毒劑和房屋乙烯基壁板的化學(xué)品。

乙烯通常采用蒸汽裂解工藝制造，需要大量的熱量。裂解每噸乙烯產(chǎn)生約1.5公噸的碳排放。平均而言，制造商每年生產(chǎn)約1.6億噸乙烯，導(dǎo)致全球超過(guò)2.6億噸二氧化碳排放。

除了乙烯外，UIC科學(xué)家還能夠通過(guò)電解方法生產(chǎn)其他對(duì)工業(yè)有用的富碳產(chǎn)品。他們還實(shí)現(xiàn)了非常高的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，將10%的能源直接從太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換為碳產(chǎn)品輸出。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2%的最先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于他們生產(chǎn)的所有乙烯，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率約為4%，與光合作用的速率大致相同。