Conversia globală a deșeurilor de CO2 este împiedicată de un blocaj ascuns

HAMILTON, ON, 6 februarie 2024 – Gândiți-vă la asta ca la o reciclare la scară nanometrică: un proces electrochimic tentant care poate recolta carbonul înainte ca acesta să se transforme în poluare a aerului și să îl restructura în componente ale produselor de zi cu zi.

Motivația de a capta dioxidul de carbon din aer din deșeurile industriale și de a-l transforma în combustibili și materiale plastice câștigă amploare după ce o echipă de cercetători de la Universitatea McMaster, care lucrează cu experți în chimie computațională de la Universitatea Tehnică Daneză din Copenhaga, a descoperit exact cum funcționează procesul și unde. se realizează. Mlaștini în jos.

Cercetătorii și-au propus să rezolve de ce materialele sintetice despre care sa demonstrat că catalizează și convertesc dioxidul de carbon se descompun atât de repede încât procesul nu este practic la scară industrială.

Folosind echipamente de mărire extrem de puternice de la Centrul canadian de microscopie electronică (CCEM), care se bazează pe campusul Universității McMaster, cercetătorii au reușit să surprindă reacția chimică la scară nanometrică – o miliardime de metru – permițându-le să studieze și să înțeleagă. procesul de conversie. Cum se descompune catalizatorul în condiții de funcționare?

Autorul principal, Ahmed Abdullah, a petrecut ani de zile dezvoltând tehnici care au permis monitorizarea procesului, folosind un reactor electrochimic suficient de mic pentru a funcționa la microscoape electronice în centru.

„Este incitant pentru noi că aceasta este prima dată când cineva a putut să se uite la formele și structurile cristaline ale acestor structuri, pentru a vedea cum evoluează ele la scară nanometrică”, spune Abdullah, un fost doctorand la chimie. Laboratorul de inginerie Drew Higgins Și acum un bursier postdoctoral la CCEM.

Higgins, autor corespondent al hârtiaPublicată recent în revista Nature Communications, ea speră că noile informații vor facilita eforturile globale de reducere a poluării cu carbon, trăgând dioxidul de carbon din fluxurile de deșeuri și reciclându-l în schimb pentru a crea produse utile care pot fi produse din combustibili fosili.

„Ceea ce am descoperit este că catalizatorii care pot transforma dioxidul de carbon în combustibili și substanțe chimice sunt restructurați foarte rapid în condiții de funcționare”, spune Higgins. „Structurile lor se schimbă și proprietățile lor se schimbă, chiar sub ochii noștri.” „Acest lucru determină cât de eficient convertesc dioxidul de carbon și cât durează. Catalizatorii se degradează în cele din urmă și nu mai funcționează și vrem să știm de ce fac acest lucru și cum o fac, astfel încât să putem dezvolta strategii pentru a le îmbunătăți durata de funcționare.”

Abdullah, Higgins și colegii lor speră că ei și alți cercetători din întreaga lume pot folosi rezultatele cercetării descrise în noua lucrare pentru a face ca materialele reactive să dureze mai mult și să catalizeze procesul mai eficient, pentru a permite procesului de laborator să fie extins. Pentru uz comercial.

Industrii precum producția de ciment, fabricarea berii și distilarea, precum și rafinăriile chimice, produc cantități mari de dioxid de carbon care pot fi recuperate cu ușurință, făcându-le probabil primele ținte care implementează tehnologia odată ce aceasta este îmbunătățită până la punctul în care este comercială. viabil, explică Higgins.

Alte forme mai puțin concentrate de dioxid de carbon₂ În deșeurile industriale vor veni în continuare.

Deși astăzi exagerat, Higgins spune că este posibil ca aceeași tehnologie să devină suficient de eficientă și stabilă pentru a trage dioxidul de carbon din aerul înconjurător ca „materie primă” pentru combustibili și substanțe chimice utile.

„Suntem încă departe, dar progresul a fost foarte rapid în acest domeniu de cercetare și dezvoltare în ultimii cinci ani”, spune Higgins. „Acum zece ani, oamenii nu s-ar fi gândit la acest tip de conversie, dar acum începem să vedem rezultate promițătoare. Cu toate acestea, eficiența și robustețea nu sunt încă suficient de mari. Odată înlăturate aceste blocaje, această idee ar putea deveni realitate. .”

Fotografiile lui Ahmed Abdullah și Drew Huggins sunt disponibile aici. https://photos.app.goo.gl/wjp8333wHmpXAp8a7