een nieuwe, milieuvriendelijk, een eenstapsproces is ontwikkeld om koolstofdioxide om te zetten in hogere koolwaterstoffen met behulp van plasma, volgens wetenschappers en ingenieurs.

Het omzetten van kooldioxide in bruikbare vloeibare brandstoffen en chemicaliën met toegevoegde waarde zoals kunststoffen biedt niet alleen een mogelijke oplossing om de uitstoot van kooldioxide te verminderen, maar ook het potentieel om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Echter, kooldioxide-omzetting door katalyse - een versnelling van een chemische reactie - vereist normaal gesproken meerdere stappen en hoge temperatuur (ongeveer 400-750 graden Fahrenheit) en hoge druk (150 tot 600 pond per vierkante inch), omstandigheden die veel energie vergen om te creëren. Het vinden van een betere manier om afvalkooldioxide onder milde omstandigheden om te zetten, blijft een grote uitdaging bij katalyse.

Onderzoekers uit Penn State, de Chinese University of Hong Kong en Sichuan University hebben mogelijk een oplossing gevonden. Het team heeft een eenstaps, plasma-geactiveerd katalytisch proces om koolstofdioxide om te zetten in hogere koolwaterstoffen. In tegenstelling tot traditionele processen, deze methode van hydrogenering wordt uitgevoerd bij lage temperatuur (75 graden Fahrenheit) en druk (15 pond per vierkante inch) met gebruikmaking van een gepakt-bed plasmareactor met diëlektrische barrièreontlading.

Het belangrijkste onderdeel om dit nieuwe proces te laten werken, is de toevoeging van niet-thermisch plasma, dat een onderscheidend medium biedt voor het uitvoeren van katalytische conversie bij lage temperaturen vanwege zijn niet-evenwichtskenmerken, zeiden de wetenschappers.

"Er zijn veel hoogenergetische elektronen in de plasmafase, " zei Xiaoxing Wang, universitair hoofddocent aan het Penn State EMS Energy Institute. "Deze elektronen kunnen zowel koolstofdioxide- als waterstofmoleculen in de gasfase activeren door excitatie en dissociatie zonder de noodzaak van oppervlakteadsorptie en activering zoals vereist voor traditionele thermische katalyse, zodat de reactie bij lage temperatuur kan worden uitgevoerd."

Plasma zelf kan kooldioxidehydrogenering tot koolmonoxide bij kamertemperatuur mogelijk maken. Hoewel verschillende katalysatoren eerder zijn bestudeerd voor plasma-katalytische kooldioxidehydrogenering, deze experimenten hebben alleen koolmonoxide en methaan opgeleverd, met slechts één rapport met een hogere selectiviteit voor koolwaterstoffen van ongeveer 14%. Deze nieuwe studie is de eerste keer dat dit proces een hogere koolwaterstofselectiviteit van 46% heeft opgeleverd bij een kooldioxideomzettingspercentage van 74%.

Dit werk, onlangs gepubliceerd in Groene chemie , toont de substantiële impact van de katalysatorbedconfiguratie op plasma-katalytische hydrogenering van kooldioxide tot hogere koolwaterstoffen in één stap bij lage temperatuur en atmosferische druk, zeiden de wetenschappers.

Momenteel, de onderzoekers gebruiken voor het proces een conventionele door aluminiumoxide gedragen Fisher-Tropsch-katalysator. Ze zijn van mening dat de methode verder kan worden verbeterd en ontwikkelen een nog effectievere katalysator, door te onderzoeken hoe plasma bijdraagt ​​aan de kooldioxideomzetting en koolwaterstofvorming in het plasma-enabled proces met twee katalysatoren.

"De omzetting van kooldioxide staat voor de uitdaging van klimaatverandering, " zei Wang. "We moeten iets doen om de uitstoot van kooldioxide te verminderen. Als we koolstofdioxide weer kunnen omzetten in brandstoffen, we sluiten de koolstofkringloop en maken het hele proces veel duurzamer en groener. Dit werk biedt een nieuwe strategie voor het ontwikkelen van nieuwe processen voor de hydrogenering van kooldioxide bij lage temperatuur en druk."