Nad takim rozwiązaniem pracują inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis. Ich celem jest rozwój technologii elektrolizy CO2 procesu, który może odegrać kluczową rolę w gospodarce o obiegu zamkniętym i przyszłości przemysłu chemicznego.
Elektroliza - współczesna alchemia
Elektroliza może kojarzyć się z nowoczesną wersją alchemii. Proces polega na wykorzystaniu energii elektrycznej do rozdzielenia lub przekształcenia związków chemicznych w inne substancje. Od lat stosuje się ją m.in. do produkcji wodoru z wody. Teraz naukowcy próbują wykorzystać podobną metodę do przetwarzania dwutlenku węgla.
Zespół kierowany przez profesora Feng Jiao z McKelvey School of Engineering rozwija urządzenia zdolne do zamiany CO2 w użyteczne chemikalia. Dzięki odpowiednim reakcjom elektrochemicznym możliwe jest uzyskanie takich substancji jak: metanol, tlenek węgla, kwas mrówkowy, etylen, kwas octowy.
Produkty te mają ogromne znaczenie dla przemysłu. Mogą być wykorzystywane do produkcji paliw, tworzyw sztucznych, żywności, półproduktów chemicznych czy nowoczesnych materiałów syntetycznych.
Jak działa urządzenie?
System przypomina zestaw metalowych płyt ułożonych warstwowo. Wewnątrz znajdują się specjalne separatory oraz elektrody odpowiedzialne za przebieg reakcji chemicznych. Pod wpływem energii elektrycznej cząsteczki CO2 ulegają przekształceniu w nowe związki chemiczne.
Kluczowym celem projektu jest stworzenie technologii, która pozwoli nie tylko ograniczać emisje, ale także ponownie wykorzystywać węgiel w procesach przemysłowych. W praktyce oznaczałoby to bardziej zamknięty obieg surowców i mniejszą ilość odpadów trafiających do środowiska.
Największy problem? Skala
Choć technologia działa już w laboratoriach, największym wyzwaniem pozostaje jej wdrożenie na skalę przemysłową. Naukowcy podkreślają, że przejście od małego urządzenia laboratoryjnego do wielkich instalacji przemysłowych wymaga rozwiązania wielu problemów technicznych.
Jednym z nich jest odpowiedni poziom kompresji elementów urządzenia. Zbyt duży nacisk może uszkodzić komponenty, natomiast zbyt mały prowadzi do wycieków gazów i substancji chemicznych.
Kolejne wyzwanie to kontrola temperatury. Im większy system, tym trudniej utrzymać stabilne warunki pracy. Inżynierowie wykorzystują zaawansowane modele komputerowe, aby opracować najlepsze konfiguracje przepływu gazów i cieczy oraz zoptymalizować działanie całego układu.
Wyścig technologiczny trwa
Badacze zwracają uwagę, że rozwój elektrolizerów staje się globalnym wyścigiem technologicznym. Europa i kraje azjatyckie intensywnie inwestują w rozwój instalacji demonstracyjnych i produkcję nowych urządzeń.
Zdaniem ekspertów sukces tej technologii będzie zależał nie tylko od postępów naukowych, ale również od wsparcia państw i prywatnych inwestorów. Bez dużych inwestycji trudno będzie stworzyć przemysł zdolny do szerokiego wykorzystania elektrolizy CO2.
Gospodarka przyszłości
Technologie przekształcania dwutlenku węgla mogą w przyszłości znacząco zmienić sposób funkcjonowania przemysłu chemicznego i energetycznego. Zamiast emitować CO2 do atmosfery, możliwe będzie jego ponowne wykorzystanie do produkcji nowych surowców i materiałów. Choć do pełnej komercjalizacji droga jest jeszcze długa, naukowcy są przekonani, że elektroliza CO2 może stać się jednym z fundamentów gospodarki neutralnej klimatycznie.
Źródło: Washington University in St. Louis McKelvey School of Engineering
