Des ingénieurs de l'Université de Cincinnati ont créé un moyen plus efficace de convertir le dioxyde de carbone en produits précieux tout en luttant contre le changement climatique.
Dans son laboratoire de génie chimique du Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université de Californie, le professeur agrégé Jingjie Wu et son équipe ont découvert qu'un catalyseur en cuivre modifié améliore la conversion électrochimique du dioxyde de carbone en éthylène, l'ingrédient clé du plastique et une myriade d'autres utilisations. /P>
L'éthylène a été qualifié de « produit chimique le plus important au monde ». Il s’agit certainement de l’un des produits chimiques les plus couramment produits, utilisé dans tous les domaines, des textiles à l’antigel en passant par le vinyle. L'industrie chimique a généré 225 millions de tonnes d'éthylène en 2022.
Wu a déclaré que le processus était prometteur pour produire un jour de l'éthylène grâce à l'énergie verte plutôt qu'aux combustibles fossiles. Il présente l'avantage supplémentaire d'éliminer le carbone de l'atmosphère.
"L'éthylène est une plateforme chimique essentielle à l'échelle mondiale, mais le processus conventionnel de vapocraquage pour sa production émet une quantité importante de dioxyde de carbone", a déclaré Wu. "En utilisant le dioxyde de carbone comme matière première plutôt que de dépendre des combustibles fossiles, nous pouvons recycler efficacement le dioxyde de carbone."
L'étude a été publiée dans Nature Chemical Engineering .
Les étudiants de Wu, dont l'auteur principal et diplômé de l'UC Zhengyuan Li, ont collaboré avec l'Université Rice, le Laboratoire national d'Oak Ridge, le Laboratoire national de Brookhaven, l'Université de Stony Brook et l'Université d'État de l'Arizona.
La conversion électrocatalytique du dioxyde de carbone produit deux produits carbonés primaires, l'éthylène et l'éthanol. Les chercheurs ont découvert que l'utilisation d'un catalyseur en cuivre modifié produisait plus d'éthylène.
"Notre recherche offre des informations essentielles sur la divergence entre l'éthylène et l'éthanol lors de l'émission électrochimique de CO2 réduction et propose une approche viable pour orienter la sélectivité vers l'éthylène", a déclaré l'auteur principal, Li.
"Cela conduit à une augmentation impressionnante de 50 % de la sélectivité de l'éthylène", a déclaré Wu. "Idéalement, l'objectif est de fabriquer un seul produit plutôt que plusieurs."
Li a déclaré que la prochaine étape consiste à affiner le processus pour le rendre plus viable commercialement. Le système de conversion perd de son efficacité à mesure que des sous-produits de la réaction tels que l'hydroxyde de potassium commencent à se former sur le catalyseur en cuivre.
"La stabilité de l'électrode doit être améliorée pour un déploiement commercial. Notre prochain objectif est d'améliorer la stabilité et d'étendre son fonctionnement de 1 000 à 100 000 heures", a déclaré Li.
Wu a déclaré que ces nouvelles technologies contribueraient à rendre l'industrie chimique plus verte et plus économe en énergie.
"L'objectif primordial est de décarboner la production chimique en utilisant de l'électricité renouvelable et des matières premières durables", a déclaré Wu. "L'électrification de la conversion du dioxyde de carbone en éthylène marque une avancée significative dans la décarbonation du secteur chimique."
Plus d'informations : Zhengyuan Li et al, Diriger le CO2 voies d'électroréduction pour le C2 sélectif formation de produits à l'aide de catalyseurs en cuivre dopés sur un seul site, Nature Chemical Engineering (2024). DOI :10.1038/s44286-023-00018-w
Informations sur le journal : Génie Chimique de la Nature
Fourni par l'Université de Cincinnati
