Mniej zasobochłonny sposób wytwarzania etanolu

Obecnie prawie całe paliwo etanolowe jest wytwarzane z kukurydzy lub trzciny cukrowej, co wymaga ogromnych połaci ziemi oraz ogromnych ilości wody i nawozów. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali teraz proces elektrochemiczny, który może być znacznie tańszy i lepszy dla środowiska.

Praca jest nadal eksperymentalna, ale jest znacząca, ponieważ grupa była w stanie zsyntetyzować etanol i inne pożądane produkty przy tak małym nakładzie energii. Podane tutaj poziomy aktywności CO są bezprecedensowe i stanowią duży krok w kierunku realizacji praktycznego systemu konwersji CO do etanolu, mówi Clifford Kubiak , profesor chemii i biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Naukowcy stworzyli katalizator na bazie miedzi, który jest bardzo skuteczny w wytwarzaniu etanolu i innych związków węgla z tlenku węgla i wody w prostej reakcji chemicznej. Mówią, że proces opisany w artykule opublikowanym w Natura w środę mógłby być zasilany odnawialnymi źródłami energii elektrycznej, takimi jak energia słoneczna i wiatrowa, i byłby alternatywą dla tradycyjnej produkcji biopaliw.

Wytwarzanie etanolu jest zwykle niezwykle energochłonne i obejmuje gromadzenie i przetwarzanie biomasy, a następnie fermentację cukru znajdującego się w materii roślinnej. Artykuł Stanford pokazuje, że możliwe jest wytwarzanie etanolu bezpośrednio z wody i gazów odlotowych przy użyciu prądu elektrycznego.

Dostajesz to samo paliwo, chociaż w zasadzie mogłoby być znacznie wydajniejsze, ponieważ nie polegasz na biomasie, mówi Mateusz Kanan , profesor nadzwyczajny chemii w Stanford, który jest współautorem artykułu.

Naukowcy przewidują dwuetapowy proces, w którym dwutlenek węgla jest najpierw przekształcany w tlenek węgla przy użyciu istniejących lub opracowywanych obecnie bardziej energooszczędnych procesów. Następnie tlenek węgla zostałby przekształcony elektrochemicznie w etanol lub inne związki węglowe.

Istniejące metody przekształcania tlenku węgla w paliwo są skomplikowane, wymagają bardzo dużych reaktorów i wysokich ciśnień. Mówi się, że elektrolizer, który wykorzystuje prąd elektryczny do wywołania reakcji chemicznej, może znacznie zmniejszyć wymagany system Joel Rosenthal , adiunkt na Uniwersytecie Delaware. Mogłoby to pozwolić na miniaturyzację i dystrybucję produkcji etanolu.

Można sobie na przykład wyobrazić, że panel słoneczny na dachu wytwarza paliwo płynne przechowywane w zbiorniku wielkości podgrzewacza wody. Wielką wartością paliw chemicznych ogólnie, a paliw ciekłych w szczególności, jest to, że mają one znacznie, znacznie wyższą gęstość energii niż typowe technologie akumulatorowe, dzięki czemu można przechowywać znacznie więcej energii na mniejszej przestrzeni, mówi Rosenthal.

Ib Chorkendorff , dyrektor ośrodka badawczego Catalysis for Sustainable Energy na Uniwersytecie Technicznym w Danii, opisuje prace jako ważny krok w kierunku znalezienia wydajnej drogi do przechowywania energii elektrycznej jako energii chemicznej.

Kluczem do nowego katalizatora jest przygotowanie miedzi w nowatorski sposób, który zmienia jej strukturę molekularną. Do tej pory katalizatory miedziowe wytwarzały szeroką gamę związków na bazie węgla, a nie jeden pożądany produkt i wymagały dużej ilości energii.

Grupa Stanford zaczyna od miedzi metalicznej i ogrzewając ją w powietrzu, tworzy na wierzchu warstwę tlenku miedzi. Następnie ta warstwa powierzchniowa jest chemicznie przekształcana z powrotem w metaliczną miedź. W tym procesie miedź przybiera zupełnie inną powierzchnię z bardziej aktywną powierzchnią, aby działać jako katalizator.

Minie lata, aby dowiedzieć się, czy urządzenie oparte na tej chemii będzie opłacalne. Ale jeśli zostanie udoskonalony, może stanowić zachętę ekonomiczną do usuwania dwutlenku węgla z atmosfery.

ukryć