Un nouveau, écologique, un processus en une seule étape a été développé pour convertir le dioxyde de carbone en hydrocarbures supérieurs à l'aide de plasma, selon les scientifiques et les ingénieurs.

La conversion du dioxyde de carbone en carburants liquides utilisables et en produits chimiques à valeur ajoutée comme les plastiques offre non seulement une solution possible pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, mais aussi le potentiel de réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Cependant, la conversion du dioxyde de carbone par catalyse - une accélération d'une réaction chimique - nécessite normalement plusieurs étapes et une température élevée (environ 400 à 750 degrés Fahrenheit) et une pression élevée (150 à 600 livres par pouce carré), conditions qui nécessitent beaucoup d'énergie pour se créer. Trouver une meilleure façon de convertir les déchets de dioxyde de carbone dans des conditions douces reste un défi majeur en catalyse.

Des chercheurs de Penn State, l'Université chinoise de Hong Kong et l'Université du Sichuan ont peut-être trouvé une solution. L'équipe a développé une démarche en une étape, procédé catalytique activé par plasma pour convertir le dioxyde de carbone en hydrocarbures supérieurs. Contrairement aux procédés traditionnels, ce procédé d'hydrogénation est opéré à basse température (75 degrés Fahrenheit) et pression (15 livres par pouce carré) en utilisant un réacteur à plasma à lit fixe et décharge à barrière diélectrique.

L'élément clé pour faire fonctionner ce nouveau procédé est l'ajout de plasma non thermique, qui fournit un milieu distinctif pour effectuer une conversion catalytique à basse température en raison de ses caractéristiques de non-équilibre, disaient les scientifiques.

"Il y a beaucoup d'électrons de haute énergie dans la phase plasma, " a déclaré Xiaoxing Wang, professeur agrégé de recherche au Penn State EMS Energy Institute. "Ces électrons peuvent activer à la fois les molécules de dioxyde de carbone et d'hydrogène en phase gazeuse par excitation et dissociation sans avoir besoin d'adsorption et d'activation de surface comme requis pour la catalyse thermique traditionnelle, ainsi la réaction peut être opérée à basse température."

Le plasma lui-même peut permettre l'hydrogénation du dioxyde de carbone en monoxyde de carbone à température ambiante. Bien que divers catalyseurs aient déjà été étudiés pour l'hydrogénation du dioxyde de carbone catalytique au plasma, ces expériences n'ont donné que du monoxyde de carbone et du méthane, avec un seul rapport montrant une sélectivité en hydrocarbures plus élevée d'environ 14 %. Cette nouvelle étude est la première fois que ce procédé a donné une sélectivité en hydrocarbures plus élevée de 46% à un taux de conversion de dioxyde de carbone de 74%.

Ce travail, récemment publié dans Chimie verte , montre l'impact substantiel de la configuration du lit de catalyseur sur l'hydrogénation plasma-catalytique du dioxyde de carbone en hydrocarbures supérieurs en une seule étape à basse température et pression atmosphérique, disaient les scientifiques.

Actuellement, les chercheurs utilisent un catalyseur Fisher-Tropsch conventionnel à base d'oxyde d'aluminium pour le processus. Ils pensent que la méthode pourrait être encore améliorée et développent un catalyseur encore plus efficace, grâce à l'exploration de la façon dont le plasma contribue à la conversion du dioxyde de carbone et à la formation d'hydrocarbures dans le procédé à deux lits catalytiques activé par plasma.

« La conversion du dioxyde de carbone est confrontée au défi du changement climatique, " Wang a dit. " Nous devons faire quelque chose pour réduire les émissions de dioxyde de carbone. Si nous pouvons reconvertir le dioxyde de carbone en carburants, nous fermons la boucle du carbone et rendons l'ensemble du processus beaucoup plus durable et plus vert. Ce travail fournit une nouvelle stratégie dans le développement de nouveaux procédés pour l'hydrogénation du dioxyde de carbone à basse température et pression."