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Jun 15, 2023

Uma descoberta revolucionária na conversão de captura de carbono para produção de etileno

Uma equipe de pesquisadores liderada por Meenesh Singh, da Universidade de Illinois Chicago (UIC), descobriu uma maneira de converter 100% do dióxido de carbono capturado dos gases de escape industriais em etileno, um elemento-chave

Uma equipe de pesquisadores liderada por Meenesh Singh, da Universidade de Illinois em Chicago (UIC), descobriu uma maneira de converter 100% do dióxido de carbono capturado dos gases de escape industriais em etileno, um componente essencial para produtos plásticos.

Suas descobertas são publicadasem Cell Reports Ciências Físicas.

Embora os investigadores explorem a possibilidade de converter dióxido de carbono em etileno há mais de uma década, a abordagem da equipa da UIC é a primeira a atingir quase 100 por cento de utilização de dióxido de carbono para produzir hidrocarbonetos. Seu sistema usa eletrólise para transformar o gás dióxido de carbono capturado em etileno de alta pureza, com outros combustíveis à base de carbono e oxigênio como subprodutos.

O processo pode converter até 6 toneladas métricas de dióxido de carbono em 1 tonelada métrica de etileno, reciclando quase todo o dióxido de carbono capturado. Como o sistema funciona com eletricidade, o uso de energia renovável pode tornar o processo negativo em carbono.

De acordo com Singh, a abordagem de sua equipe supera a meta de carbono zero líquido de outras tecnologias de captura e conversão de carbono, reduzindo de fato a produção total de dióxido de carbono da indústria. “É um resultado líquido negativo”, disse ele. “Para cada 1 tonelada de etileno produzida, estamos retirando 6 toneladas de CO2 de fontes pontuais que, de outra forma, seriam liberadas na atmosfera.”

Tentativas anteriores de conversão de dióxido de carbono em etileno basearam-se em reatores que produzem etileno dentro do fluxo fonte de emissão de dióxido de carbono. Nestes casos, apenas 10% das emissões de CO2 normalmente são convertidas em etileno. O etileno deve mais tarde ser separado do dióxido de carbono num processo que consome muita energia, muitas vezes envolvendo combustíveis fósseis.

Na abordagem da UIC, uma corrente elétrica passa através de uma célula, metade da qual é preenchida com dióxido de carbono capturado e a outra metade com uma solução à base de água. Um catalisador eletrificado atrai átomos de hidrogênio carregados das moléculas de água para a outra metade da unidade separada por uma membrana, onde eles se combinam com átomos de carbono carregados das moléculas de dióxido de carbono para formar etileno.

Entre os produtos químicos fabricados em todo o mundo, o etileno ocupa o terceiro lugar em termos de emissões de carbono, depois do amoníaco e do cimento. O etileno é usado não apenas para criar produtos plásticos para as indústrias de embalagens, agrícola e automotiva, mas também para produzir produtos químicos usados ​​em anticongelantes, esterilizadores médicos e revestimentos de vinil para residências.

O etileno geralmente é produzido em um processo chamado craqueamento a vapor, que requer enormes quantidades de calor. O craqueamento gera cerca de 1,5 toneladas métricas de emissões de carbono por tonelada de etileno criada. Em média, os fabricantes produzem cerca de 160 milhões de toneladas de etileno por ano, o que resulta em mais de 260 milhões de toneladas de emissões de dióxido de carbono em todo o mundo.

Além do etileno, os cientistas da UIC conseguiram produzir outros produtos ricos em carbono, úteis para a indústria, com a sua abordagem de eletrólise. Eles também alcançaram uma eficiência de conversão de energia solar muito alta, convertendo 10% da energia dos painéis solares diretamente em produtos de carbono. Isto está bem acima do padrão de última geração de dois por cento. Para todo o etileno produzido, a eficiência de conversão da energia solar foi de cerca de quatro por cento, aproximadamente a mesma taxa da fotossíntese.

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site da Universidade de Illinois Chicago