Istraživači sa Univerziteta u Liverpulu postigli su značajnu prekretnicu u pretvaranju ugljen-dioksida (CO2) u vredna goriva i hemikalije, označavajući važan korak ka održivoj ekonomiji sa nultom neto.
U radu objavljenom u časopisu Chem, tim izveštava o pionirskom plazma-katalitičkom procesu za hidrogenaciju CO2 u metanol na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku.
Ovaj proboj se bavi ograničenjima tradicionalne termičke katalize, koja često zahteva visoke temperature i pritiske, što rezultira niskom konverzijom CO2 i prinosom metanola.
Novi proces koristi bimetalni Ni-Co katalizator unutar netermalnog plazma reaktora da bi se postigla impresivna jednoprolazna selektivnost od 46% za metanol i 24% konverzija CO2 na 35 °C i 0,1 MPa.
Netermalna plazma, jonizovani gas koji sadrži energetske elektrone i reaktivne vrste, može aktivirati jake hemijske veze inertnih molekula kao što je CO2, olakšavajući hemijske reakcije u blagim uslovima.
Pored toga, modularni sistemi zasnovani na plazmi mogu se odmah uključiti i isključiti, nudeći veliku fleksibilnost za korišćenje povremene obnovljive električne energije za decentralizovanu proizvodnju goriva i hemikalija.
Profesor Ksin Tu, predsedavajući za katalizu plazme na Univerzitetu u Liverpulu, rekao je: „Naš rad pokazuje da plazma kataliza nudi fleksibilno i decentralizovano rešenje za hidrogenaciju CO2 do metanola u uslovima okoline.“
„Naša nedavna tehno-ekonomska procena takođe pokazuje da ovaj proces može značajno da smanji kapitalne troškove u poređenju sa tradicionalnim termalnim katalitičkim procesima CO2 do metanola, pružajući održiv put za korišćenje obnovljivih izvora energije u proizvodnji sintetičkih goriva.“
In situ in situ plazma spregnuta infracrvena (FTIR) karakterizacija i proračuni teorije funkcionalne gustine (DFT) su otkrili da je bimetalni Ni-Co interfejs primarni aktivni centar za sintezu metanola, pri čemu se adsorpcija i hidrogenacija CO 2 odvijaju preko Elei-Rideal-a ( E-R) mehanizam za proizvodnju raznih međuproizvoda.
Pored toga, i formatni i karboksilni putevi igraju ključnu ulogu u formiranju metanola, dok je utvrđeno da su reverzni pomeraj voda-gas (RVGS) i putevi hidrogenacije CO manje povoljni na lokacijama Ni-Co.
Precizna kontrola Ni-Co mesta u bimetalnim katalizatorima obećava značajno prilagođavanje težine svakog reakcionog puta promovišući asimetričnu adsorpciju CO2 molekula na bimetalnim interfejsima, čime se efektivno modulira distribucija proizvoda.
Ovo istraživanje naglašava značajan potencijal plazma katalize kao nove tehnologije elektrifikacije za održivu konverziju CO2 i proizvodnju goriva. Sposobnost izvođenja ovih reakcija u ambijentalnim uslovima korišćenjem modularnog i skalabilnog plazma sistema predstavlja atraktivnu alternativu za hemijsku industriju.
Štaviše, sistemi zasnovani na plazmi mogu se napajati povremenom obnovljivom električnom energijom, čime se povećava izvodljivost decentralizovane proizvodnje goriva i hemikalija.
Ovaj pionirski rad je veliki korak napred u oblasti katalitičke konverzije CO2 i nudi obećavajuće puteve za buduća istraživanja i industrijsku primenu kako bi se odgovorilo na izazov održive budućnosti.
Istraživački tim Univerziteta u Liverpulu je lider u plazma katalizi i takođe je napravio pionirski napredak u plazma katalitičkoj konverziji CO2 u druga goriva i hemikalije. Na primer, razvili su obećavajuće procese u plazmi za metanaciju CO2 i konverziju biogasa u jednom koraku u metanol i podneli su tri PCT patenta u ovoj oblasti.
