_ Nou pe bază de zahăr catalizatorul ar putea oferi o soluție potențială pentru utilizarea carbonului captat

Un nou catalizator realizat dintr-un metal ieftin și abundent și zahăr obișnuit de masă are puterea de a distruge dioxidul de carbon (CO2) gazos.

Într-un nou studiu al Universității Northwestern, catalizatorul a transformat cu succes CO2 în monoxid de carbon (CO), un element de bază important pentru a produce o varietate de substanțe chimice utile. Când reacția are loc în prezența hidrogenului, de exemplu, CO2 și hidrogenul se transformă în gaz de sinteză (sau gaz de sinteză), un precursor foarte valoros pentru producerea de combustibili care pot înlocui benzina.

Cu progresele recente în carbon. tehnologii de captare, captarea carbonului post-combustie devine o opțiune plauzibilă pentru a ajuta la abordarea crizei globale a schimbărilor climatice. Dar cum să gestionezi carbonul capturat rămâne o întrebare deschisă. Noul catalizator ar putea oferi o soluție pentru eliminarea gazului cu efect de seră puternic, transformându-l într-un produs mai valoros.

Studiul, intitulat „Un catalizator activ, stabil cu carbură de molibden pentru inversarea la temperatură înaltă. reacție de schimbare apă-gaz”, este publicat în revista Science.

„Chiar dacă am înceta să mai emis CO2 acum, atmosfera noastră ar avea în continuare un surplus de CO2 ca urmare a activităților industriale din secolele trecute, ", a spus Milad Khoshooei de la Northwestern, care a coordonat studiul.

"Nu există o soluție unică pentru această problemă. Trebuie să reducem emisiile de CO2 și să găsim noi modalități de a reduce concentrația de CO2 deja în Ar trebui să profităm de toate soluțiile posibile.”

„Nu suntem primul grup de cercetare care transformă CO2 într-un alt produs”, a spus Omar K. Farha de la Northwestern, autorul principal al studiului. „Cu toate acestea, pentru ca procesul să fie cu adevărat practic, este nevoie de un catalizator care să îndeplinească mai multe criterii cruciale: accesibilitate, stabilitate, ușurință în producție și scalabilitate. Echilibrarea acestor patru elemente este esențială. Din fericire, materialul nostru excelează în îndeplinirea acestor cerințe.”

Expert în tehnologii de captare a carbonului, Farha este profesor de chimie Charles E. și Emma H. ​​Morrison la Colegiul de Arte și Științe Weinberg din Northwestern. După ce a început această lucrare ca doctor. candidat la Universitatea din Calgary din Canada, Khoshooei este acum bursier postdoctoral în laboratorul lui Farha.

Secretul din spatele noului catalizator este carbura de molibden, un material ceramic extrem de dur. Spre deosebire de mulți alți catalizatori care necesită metale scumpe, cum ar fi platina sau paladiul, molibdenul este un metal ieftin, neprețios, bogat în Pământ.

Pentru a transforma molibdenul în carbură de molibden, oamenii de știință au avut nevoie de o sursă de carbon . Au descoperit o varianta ieftina intr-un loc neasteptat: camara. În mod surprinzător, zahărul – tipul alb, granulat care se găsește în aproape fiecare gospodărie – a servit drept o sursă ieftină și convenabilă de atomi de carbon.

„În fiecare zi în care încercam să sintetizez aceste materiale, aduceam zahăr la laborator de acasă”, a spus Khoshooei. „În comparație cu alte clase de materiale utilizate în mod obișnuit pentru catalizatori, a noastră este incredibil de ieftină.”

Când au testat catalizatorul, Farha, Khoshooei și colaboratorii lor au fost impresionați de succesul acestuia. Funcționând la presiuni ambientale și temperaturi ridicate (300–600 grade Celsius), catalizatorul a transformat CO2 în CO cu o selectivitate de 100%.

Selectivitatea ridicată înseamnă că catalizatorul a acționat numai asupra CO2 fără a perturba materialele din jur. Cu alte cuvinte, industria ar putea aplica catalizatorul unor volume mari de gaze captate și ar putea viza selectiv doar CO2. De asemenea, catalizatorul a rămas stabil în timp, ceea ce înseamnă că a rămas activ și nu s-a degradat.

„În chimie, nu este neobișnuit ca un catalizator să-și piardă selectivitatea după câteva ore”, a spus Farha. „Dar, după 500 de ore în condiții dure, selectivitatea sa nu s-a schimbat.”

Acest lucru este deosebit de remarcabil, deoarece CO2 este o moleculă stabilă – și încăpățânată.

„Conversia CO2 este nu este ușor”, a spus Khoshooei. „CO2 este o moleculă stabilă din punct de vedere chimic și a trebuit să depășim această stabilitate, care necesită multă energie.”

Dezvoltarea materialelor pentru captarea carbonului este un obiectiv major al laboratorului lui Farha. Grupul său dezvoltă cadre metal-organice (MOF), o clasă de materiale foarte poroase, de dimensiuni nanometrice, pe care Farha le aseamănă cu „bureți de baie sofisticați și programabili”. Farha explorează MOF-urile pentru diverse aplicații, inclusiv extragerea CO2 direct din aer.

Acum, Farha spune că MOF-urile și noul catalizator ar putea lucra împreună pentru a juca un rol în captarea și sechestrarea carbonului.

„La un moment dat, am putea folosi un MOF pentru a capta CO2, urmat de un catalizator care îl transformă în ceva mai benefic”, a sugerat Farha. „Un sistem tandem care utilizează două materiale distincte pentru doi pași secvențiali ar putea fi calea de urmat.”

„Acest lucru ne poate ajuta să răspundem la întrebarea: „Ce facem cu CO2 captat?””, a adăugat Khoshooei.

"În acest moment, planul este să-l sechestreze în subteran. Dar rezervoarele subterane trebuie să îndeplinească multe cerințe pentru a stoca CO2 în siguranță și permanent. Ne-am dorit să proiectăm o soluție mai universală care să poată fi utilizată oriunde, adăugând totodată un plus economic. valoare."

(Fluierul)