Los ingenieros de la Universidad de Cincinnati han creado una forma más eficiente de convertir el dióxido de carbono en productos valiosos y, al mismo tiempo, abordar el cambio climático.
En su laboratorio de ingeniería química en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC, el profesor asociado Jingjie Wu y su equipo descubrieron que un catalizador de cobre modificado mejora la conversión electroquímica del dióxido de carbono en etileno, el ingrediente clave del plástico y una infinidad de otros usos. /P>
El etileno ha sido llamado "el químico más importante del mundo". Sin duda, se encuentra entre los productos químicos que se producen con más frecuencia y se utiliza en todo, desde textiles hasta anticongelantes y vinilos. La industria química generó 225 millones de toneladas métricas de etileno en 2022.
Wu dijo que el proceso es prometedor para que algún día se produzca etileno a través de energía verde en lugar de combustibles fósiles. Tiene el beneficio adicional de eliminar el carbono de la atmósfera.
"El etileno es una plataforma química fundamental a nivel mundial, pero el proceso convencional de craqueo con vapor para su producción emite una cantidad sustancial de dióxido de carbono", dijo Wu. "Al utilizar dióxido de carbono como materia prima en lugar de depender de combustibles fósiles, podemos reciclar eficazmente el dióxido de carbono".
El estudio fue publicado en Nature Chemical Engineering .
Los estudiantes de Wu, incluido el autor principal y graduado de la UC, Zhengyuan Li, colaboraron con la Universidad Rice, el Laboratorio Nacional Oak Ridge, el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad Stony Brook y la Universidad Estatal de Arizona.
La conversión electrocatalítica de dióxido de carbono produce dos productos de carbono primarios, etileno y etanol. Los investigadores descubrieron que el uso de un catalizador de cobre modificado producía más etileno.
"Nuestra investigación ofrece información esencial sobre la divergencia entre el etileno y el etanol durante la producción electroquímica de CO2. reducción y propone un enfoque viable para dirigir la selectividad hacia el etileno", dijo el autor principal Li.
"Esto conduce a un impresionante aumento del 50% en la selectividad del etileno", afirmó Wu. "Lo ideal es producir un solo producto en lugar de varios."
Li dijo que el siguiente paso es perfeccionar el proceso para hacerlo más viable comercialmente. El sistema de conversión pierde eficiencia a medida que los subproductos de la reacción, como el hidróxido de potasio, comienzan a formarse en el catalizador de cobre.
"La estabilidad del electrodo debe mejorarse para su implementación comercial. Nuestro próximo objetivo es mejorar la estabilidad y ampliar su funcionamiento de 1.000 a 100.000 horas", afirmó Li.
Wu dijo que estas nuevas tecnologías ayudarán a que la industria química sea más ecológica y más eficiente energéticamente.
"El objetivo general es descarbonizar la producción química mediante la utilización de electricidad renovable y materias primas sostenibles", dijo Wu. "Electrificar la conversión de dióxido de carbono en etileno marca un paso significativo en la descarbonización del sector químico."
Más información: Zhengyuan Li et al, Dirigiendo el CO2 Vías de electrorreducción para C2 selectivo. formación de productos utilizando catalizadores de cobre dopados de un solo sitio, Ingeniería química de la naturaleza (2024). DOI:10.1038/s44286-023-00018-w
Información de la revista: Ingeniería Química de la Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Cincinnati
