Новая техника удвоила эффективность конверсии CO2 в компонент пластика

Исследователи из Университета Небраски-Линкольна вместе с европейскими коллегами предложили новый способ, позволяющий удвоить эффективность преобразования углекислого газа в этилен.

Концентрация углекислого газа в атмосфере сегодня составляет порядка 410 частиц на миллион, сообщает sciencedaily.com. В доиндустриальный период этот уровень составлял 280 част/млн. Рост концентрации CO₂, в основном поступающего от сжигания ископаемого топлива, заставил ученых искать способ его превращения в пластик.

Виталий Александров из Университета Небраски-Линкльна, вместе с коллегами подробно описал каталитическую технологию, позволяющую преобразовывать вдвое больше двуокиси углерода в этилен, ключевой компонент полиэтилена, одного из самых распространенных видов пластика.

«Конверсия CO₂ – важный инструмент в борьбе с вредными выбросами, ведущими к глобальному потеплению и другим разрушительным для природы процессам», — сказал специалист.

Медь считается перспективным катализатором для этого процесса, запускаемого подачей тока. Но в некоторых случаях эффективность преобразования CO₂ в этилен не превышала 15% — недостаточный результат для промышленности.

Исследователи из Университета Суонси, Уэльс, решили попытаться покрыть металл различными полимерами, в надежде повысить его эффективность. После применения полиакриламида КПД катализатора из пеномеди вырос с 13% до 26%.

Александров с коллегой, Константином Клюкиным, провел квантовые механические симуляции, помогающие объяснить эффективность материала. Выяснилось, что полиакриламид расщепляет CO₂, преобразуя его в пары C-O, затем стабилизирует новые молекулы, способствуя дальнейшей реакции формирования этилена.

«Углекислый газ – упрямое вещество. Молекулы имеют двойные связи, которые сложно разрушить, — сказал Александров. – Они – основной барьер на пути преобразования CO₂ во что-то еще. Процесс не должен использовать много энергии, иначе он станет экономически неэффективным».

Специалист надеется, что в будущем двуокись углерода удастся напрямую превращать в полиэтилен.

Результаты исследования опубликованы в ACS Catalysis.