Docent UC koledža za inženjering i primenjene nauke Jingjie Vu i njegovi studenti su koristili kaskadnu reakciju u dva koraka da pretvore ugljen-dioksid u ugljen-monoksid, a zatim u etilen, hemikaliju koja se koristi u svemu, od pakovanja hrane do guma.

Studija je objavljena u časopisu Nature Catalisis u saradnji sa Kalifornijskim univerzitetom Berkli i Nacionalnom laboratorijom Lorens Berkli.

Tianiu Zhang, jedan od vodećih autora studije, vodio je sličnu studiju prošle godine koja je ispitivala načine pretvaranja ugljen-dioksida u metan koji bi se mogao koristiti kao raketno gorivo za istraživanje Marsa.

“Značaj dvostepene konverzije je u tome što možemo povećati selektivnost i produktivnost etilena u isto vreme sa strategijom niske cene”, rekao je Zhang. “Ovaj proces se može primeniti na različite reakcije jer je struktura elektrode opšta i jednostavna.”

Selektivnost znači izolovanje željenih jedinjenja. Produktivnost je količina etilena koju reaktor može da proizvede.

„Selektivno pretvaramo emisije ugljenika u nešto što se smatra vrednim zbog mnogih primena“, rekao je Zhang.

Gde sve može da se koristi

Primene obuhvataju različite industrije, od čeličana i cementara do industrije nafte i gasa, rekao je on.

“U budućnosti možemo da koristimo ovu tehniku da smanjimo emisije ugljenika i ostvarimo profit od toga. Dakle, smanjenje emisije ugljenika više neće biti skup proces”.

Etilen je proglašen „najvažnijom hemikalijom na svetu“. Koristi se u raznim vrstama plastike, od flaša za vodu do PVC cevi, tekstila i gume koja se nalazi u gumama i izolaciji.

Profesor Vu je rekao da je hemikalija koju proizvode poznata kao “zeleni etilen”, jer je stvorena iz obnovljivih izvora.

„U idealnom slučaju možemo ukloniti gasove staklene bašte iz okoline dok istovremeno proizvodimo goriva i hemikalije“, rekao je Vu. “Elektrane i postrojenja za etilen emituju mnogo ugljen-dioksida. Naš cilj je da uhvatimo ugljen-dioksid i pretvorimo ga u etilen pomoću elektrohemijske konverzije.”

Dosadašnji proces zahteva više energije nego što se proizvodi u etilenu. Koristeći tandem elektrode, UC inženjeri su uspeli da povećaju produktivnost i selektivnost, a oba su ključni pokazatelji da proces može bude komercijalno privlačan za industriju, rekao je Vu.

Postoje ogromne ekološke prednosti zadržavanja i pretvaranja gasova staklene bašte, rekao je Vu.

“U budućnosti će nam trebati održivi razvoj tako da ćemo morati da hvatamo ugljen-dioksid,” rekao je on.

I Vu je rekao da bakar nije nužno najbolji katalizator za ovu reakciju, tako da stručnjaci iz industrije imaju verovatne alternative koje bi mogle još više povećati produktivnost i efikasnost.

„Naš sistem je veoma opšti, ali možete koristiti željene katalizatore“, rekao je Vu. „Ali čak i sa komercijalnim bakrom uspeli smo da više nego udvostručimo učinak. Sa još boljim katalizatorom, mogli bismo da rešimo ekonomski problem.“

Vu je prošle godine prijavio patente za njihov dizajn.

Zhang je rekao da će sistemu trebati neko vreme da postane ekonomičan. Ali već su napravili ogromne korake, rekao je on.

„Tehnologija se mnogo poboljšala za 10 godina. Tako da sam u narednih 10 godina optimista da ćemo videti sličan napredak. Ovo menja igru“, rekao je Zhang.