Vědci vyvinuli zařízení umělé fotosyntézy pro ekologičtější výrobu ethylenu

Metal Gear Solid 3: Snake Eater [CZ titulky] 2/3 (Červen 2019).

Anonim

Tým vědců z Národní univerzity v Singapuru (NUS) vyvinul prototyp zařízení, které napodobuje přirozené fotosyntézu k výrobě ethylenového plynu za použití pouze slunečního světla, vody a oxidu uhličitého. Nová metoda, která produkuje ethylen při pokojové teplotě a tlaku za použití benigních chemikálií, by mohla být zvětšena, aby poskytla ekologičtější a udržitelnější alternativu k současnému způsobu výroby ethylenu.

Tento vývoj, který vedl odborný asistent Jason Yeo Boon Siang z katedry chemie na Přírodovědecké fakultě NUS a Singapurský výzkumný institut pro solární energii (SERIS), byl poprvé publikován v prestižním vědeckém časopise ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Výzvy současné výroby ethylenu

Etylen, který je stavebním blokem polyethylenu, je důležitou chemickou surovinou vyráběnou ve velkém množství pro výrobu plastů, pryže a vláken. Více než 170 milionů tun ethylenu bylo vyrobeno na celém světě v roce 2015 a celková poptávka by měla do roku 2020 přesáhnout 220 milionů tun.

Současná průmyslová výroba ethylenu využívá parní krakování fosilních paliv při teplotách mezi 750 ° C až 950 ° C, které spotřebovávají velké množství energie a působí na přírodní zdroje paliva. Současná metoda také ponechává značnou uhlíkovou stopu, která produkuje asi dvě tuny oxidu uhličitého za každou vyrobenou ethylenovou směs. Jako takový je rostoucí poptávka po čistší a udržitelnější způsob výroby ethylenu.

Přijmutí umělé fotosyntézy

Uznávající potřebu metody šetrnější k životnímu prostředí, Asst Prof Yeo a jeho tým využil obnovitelnou energii k výrobě ethylenu. První tým navrhl katalyzátor mědi v roce 2015, který by mohl vyrábět etylén z snadno dostupné vody a oxidu uhličitého, když je poháněn elektřinou. Tento měděný katalyzátor byl následně zaveden do umělého fotosyntézního systému, který přeměňuje oxid uhličitý a vodu na ethylen pouze za použití sluneční energie. Prototypové zařízení navržené k provádění reakce dosáhlo 30% farediální účinnosti etylenu na základě množství elektronů generovaných ze sluneční energie. Celková energetická účinnost solárního na etylen je také srovnatelná s úrovní energetické účinnosti přirozené fotosyntézy rostlin.

"Zachycování uhlíku je klíčovým krokem v boji proti klimatickým změnám způsobeným lidmi a došlo k neustálému zvyšování atmosférické koncentrace oxidu uhličitého, protože míra emisí oxidu uhličitého převyšuje emise oxidu uhličitého, což bylo připsáno jako hlavní příčina globálního oteplování, které vede k nežádoucím změnám v životním prostředí.Naše zařízení nejenže využívá zcela obnovitelného zdroje energie, ale také přeměňuje oxid uhličitý, skleníkový plyn na něco užitečného, ​​což by mohlo potenciálně uzavřít uhlíkový cyklus, "řekl Prof Yeo.

Tým také začlenil baterii do prototypového zařízení, aby dosáhla stabilní a kontinuální výroby ethylenu, což je klíčová výzva v umělých fotosyntézních systémech. Baterie uchovává přebytečnou sluneční energii, která je zachycena během dne, aby byla napájena zařízením v noci nebo při slabém osvětlení, což zaručuje, že operace nebudou přerušovány různým množstvím slunečního světla po celý den.

Vynález představuje významný milník při realizaci škálovatelného umělého fotosyntézního systému pro čistou a udržitelnou výrobu důležitých organických molekul jako je ethylen.

V budoucnu bude tým pracovat na svém zařízení, aby zvětšil výrobu ethylenu, stejně jako používal podobné systémy k výrobě kapalných paliv, jako je ethanol a propanol.

menu
menu