La minaccia del riscaldamento globale persiste, mettendo a rischio sia la società umana che i sistemi ecologici. L'anidride carbonica è il principale fattore che contribuisce ai gas serra responsabili del cambiamento climatico. Per combattere questo fenomeno e raggiungere la neutralità carbonica, i ricercatori hanno sviluppato un sistema di elettroriduzione per combattere l'impronta di carbonio. Questo dispositivo convertirà efficacemente la CO2 in etilene per usi industriali.
I ricercatori della Hong Kong Polytechnic University (PolyU) hanno creato un sistema di lunga durata, eccezionalmente intelligente ed efficiente dal punto di vista energetico per l'elettroriduzione dell'anidride carbonica (CO2). Questo sistema è in grado di trasformare efficacemente la CO2 in etilene per uso industriale, offrendo una soluzione efficace per ridurre le emissioni di CO2. Il progetto PolyU si distingue come una straordinaria collaborazione, che riunisce ricercatori dell'Università di Oxford , del National Synchrotron Radiation Research Centre di Taiwan e della Jiangsu University.
Sotto la guida del Prof. Daniel Lau, il team di ricerca ha avviato l'approccio di riduzione elettrocatalitica della CO2. Il Prof. Lau è un rinomato esperto di nanomateriali e capo del Dipartimento di fisica applicata. Sfruttando l'elettricità sostenibile, possono trasformare efficacemente l'anidride carbonica in etilene. Ciò offre un metodo significativamente più ecologico e stabile per la produzione di etilene. Questa tecnologia è quasi pronta per la produzione di massa. Ha il potenziale per rivoluzionare il settore chiudendo il ciclo del carbonio e raggiungendo la neutralità carbonica.
“Lavoreremo su ulteriori miglioramenti per aumentare la selettività del prodotto e cercheremo opportunità di collaborazione con l'industria. È chiaro che questo design della cella APMA è alla base della transizione verso una produzione verde di etilene e di altri prodotti chimici di valore e può contribuire a ridurre le emissioni di carbonio e a raggiungere l'obiettivo della neutralità carbonica”, ha affermato il Prof. Daniel Lau.
L'etilene (C2H4) è una sostanza chimica molto richiesta a livello mondiale, utilizzata principalmente nella produzione di polimeri come il polietilene. Questi polimeri costituiscono la base di numerosi prodotti in plastica e fibre chimiche essenziali per la nostra vita quotidiana. Tuttavia, poiché deriva principalmente da prodotti petrolchimici, la sua produzione ha un'elevata impronta di carbonio .
Informazioni sul processo
L'approccio innovativo del professor Lau elimina la necessità di elettroliti a base di metalli alcalini utilizzando acqua pura come anolita privo di metalli. Ciò previene ulteriormente la formazione di carbonati e la deposizione di sali. Il sistema APMA è costituito dai seguenti elementi:
- Una membrana a scambio anionico (AEM)
- Una membrana a scambio protonico (PEM)
- Assemblaggio membrana risultante (MA)
È stato sviluppato con successo un sistema di celle senza metalli alcalini, costituito da APMA e un elettrocatalizzatore di rame, per la produzione di etilene con una notevole specificità del 50% . Inoltre, ha dimostrato un'impressionante durata operativa di oltre 1,000 ore a una corrente di livello industriale di 10 A, il che rappresenta un sostanziale progresso rispetto ai sistemi esistenti e consente una transizione agevole alla scala industriale.
I ricercatori hanno sviluppato un sistema di elettroriduzione altamente efficiente per combattere l'inquinamento e ridurre l'impronta di carbonio , che include un elemento cruciale: uno speciale elettrocatalizzatore. Il rame è noto per la sua capacità di catalizzare diverse reazioni nell'industria chimica. Tuttavia, il catalizzatore utilizzato dal team di ricerca possiede diverse caratteristiche notevoli.
Le innumerevoli sfere di rame su scala nanometrica possiedono superfici intricatamente strutturate, composte da gradini, difetti di impilamento e confini di grano. Questi difetti, in contrasto con una struttura metallica ideale, creano un ambiente vantaggioso per la reazione per prosperare.
Altri obiettivi
Ulteriori test hanno rivelato che la soppressione della formazione di carbonati e sali è stata ottenuta efficacemente. Inoltre, non si è verificata alcuna perdita di CO2 o di elettroliti durante il processo. Questo è importante perché nei processi precedenti, parte degli elettroliti veniva persa per diffusione di ioni di metalli alcalini dall'anolita. Ciò accadeva perché in quei processi veniva utilizzata una membrana bipolare anziché una membrana APMA. Inoltre, il problema della produzione di idrogeno che sovrastava quella di etilene è stato significativamente ridotto . Questo problema affliggeva notevolmente i sistemi precedenti che operavano in ambienti catodici acidi.
Poiché i ricercatori hanno sviluppato un sistema di elettroriduzione per combattere l'impronta di carbonio, si prevede che la sua produzione su larga scala inizierà presto. Secondo i ricercatori, ciò controllerà le emissioni industriali in modo più efficace.
Fonte : PolyU sviluppa un sistema di elettroriduzione dell'anidride carbonica ad alta efficienza
