Blog

Jun 15, 2023

Una scoperta rivoluzionaria nella conversione della cattura del carbonio per la produzione di etilene

Un team di ricercatori guidato da Meenesh Singh dell’Università dell’Illinois Chicago (UIC) ha scoperto un modo per convertire il 100% del biossido di carbonio catturato dagli scarichi industriali in etilene, un elemento chiave

Un team di ricercatori guidato da Meenesh Singh dell’Università dell’Illinois Chicago (UIC) ha scoperto un modo per convertire il 100% dell’anidride carbonica catturata dagli scarichi industriali in etilene, un elemento chiave per i prodotti in plastica.

I loro risultati vengono pubblicatiin Cell Reports Scienze fisiche.

Mentre i ricercatori esplorano la possibilità di convertire l’anidride carbonica in etilene da più di un decennio, l’approccio del team dell’UIC è il primo a raggiungere quasi il 100% di utilizzo dell’anidride carbonica per produrre idrocarburi. Il loro sistema utilizza l’elettrolisi per trasformare il gas di anidride carbonica catturato in etilene ad elevata purezza, con altri combustibili a base di carbonio e ossigeno come sottoprodotti.

Il processo può convertire fino a 6 tonnellate di anidride carbonica in 1 tonnellata di etilene, riciclando quasi tutta l'anidride carbonica catturata. Poiché il sistema funziona con l’elettricità, l’uso di energia rinnovabile può rendere il processo carbon negative.

Secondo Singh, l’approccio del suo team supera l’obiettivo di zero emissioni di carbonio di altre tecnologie di cattura e conversione del carbonio riducendo effettivamente la produzione totale di anidride carbonica dall’industria. "È un netto negativo", ha detto. “Per ogni tonnellata di etilene prodotto, si prelevano 6 tonnellate di CO2 da fonti puntuali che altrimenti verrebbero rilasciate nell’atmosfera”.

Precedenti tentativi di convertire l’anidride carbonica in etilene si sono basati su reattori che producono etilene all’interno del flusso di emissione di anidride carbonica sorgente. In questi casi, solo il 10% delle emissioni di CO2 viene solitamente convertito in etilene. L’etilene deve successivamente essere separato dall’anidride carbonica in un processo ad alta intensità energetica che spesso coinvolge combustibili fossili.

Nell'approccio dell'UIC, una corrente elettrica viene fatta passare attraverso una cella, metà della quale è riempita con anidride carbonica catturata, l'altra metà con una soluzione a base acquosa. Un catalizzatore elettrificato attira gli atomi di idrogeno carichi dalle molecole d'acqua nell'altra metà dell'unità separata da una membrana, dove si combinano con gli atomi di carbonio carichi delle molecole di anidride carbonica per formare etilene.

Tra i prodotti chimici prodotti in tutto il mondo, l’etilene è al terzo posto per emissioni di carbonio dopo ammoniaca e cemento. L’etilene viene utilizzato non solo per creare prodotti in plastica per l’industria dell’imballaggio, agricola e automobilistica, ma anche per produrre prodotti chimici utilizzati negli antigelo, negli sterilizzatori medici e nei rivestimenti in vinile per le case.

L'etilene viene solitamente prodotto mediante un processo chiamato steam cracking che richiede enormi quantità di calore. Il cracking genera circa 1,5 tonnellate di emissioni di carbonio per tonnellata di etilene creato. In media, i produttori producono circa 160 milioni di tonnellate di etilene ogni anno, il che si traduce in oltre 260 milioni di tonnellate di emissioni di anidride carbonica in tutto il mondo.

Oltre all'etilene, gli scienziati dell'UIC sono riusciti a produrre altri prodotti ricchi di carbonio utili all'industria grazie al loro approccio elettrolitico. Hanno inoltre raggiunto un’efficienza di conversione dell’energia solare molto elevata, convertendo il 10% dell’energia proveniente dai pannelli solari direttamente in prodotti di carbonio. Questo valore è ben al di sopra dello standard attuale del 2%. Per tutto l’etilene prodotto, l’efficienza di conversione dell’energia solare era di circa il 4%, circa lo stesso tasso della fotosintesi.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web dell'Università dell'Illinois Chicago