工程师们找到了将废弃二氧化碳转化为有用材料的巧妙方法

来自新南威尔士大学悉尼分校的化学工程师开发了新技术，帮助将有害的二氧化碳排放物转化为化学构件，以制造有用的工业产品，如燃料和塑料。

如果在工业环境中得到验证并被大规模采用，该过程可以在向绿色经济过渡时为世界提供喘息的空间。

在今天发表在《先进能源材料》杂志上的一篇论文中，新南威尔士大学化学工程学院的 Rahman Daiyan 博士和 Emma Lovell 博士详细介绍了一种制造纳米颗粒的方法，这种纳米颗粒可以促进将废二氧化碳转化为有用的工业成分。

明火

研究人员在由科学家 Rose Amal 教授领导的粒子和催化研究实验室开展工作，他们表明，通过使用称为火焰喷射热解 (FSP) 的技术在非常高的温度下制造氧化锌，他们可以制造出充当纳米粒子的纳米粒子。将二氧化碳转化为“合成气”的催化剂——一种用于制造工业产品的氢气和一氧化碳的混合物。研究人员表示，与目前可用的方法相比，这种方法更便宜，更适合重工业的需求。

“我们使用在 2000 度下燃烧的明火来制造氧化锌纳米颗粒，然后可以将其利用电力将 CO2转化为合成气，”Lovell 博士说。

“合成气通常被认为是乐高的化学等价物，因为氢和一氧化碳这两个组成部分可以以不同的比例用于制造合成柴油、甲醇、酒精或塑料等非常重要的工业前体。

“所以本质上，我们正在做的是将 CO2转化为可用于制造所有这些重要工业化学品的前体。”

关闭循环

Daiyan 博士说，在工业环境中，含有 FSP 产生的氧化锌颗粒的电解槽可用于将废弃的 CO2转化为有用的合成气排列。

“例如，发电厂或水泥厂的废 CO2可以通过这个电解槽，在内部我们有电极形式的火焰喷涂氧化锌材料。当我们通过废 CO2时，它是使用电力进行处理，并以合成气的形式从出口释放出来，混合了二氧化碳和氢气，”他说。

研究人员说，实际上，他们正在关闭产生有害温室气体的工业过程中的碳循环。通过对 FSP 技术燃烧纳米颗粒的方式进行小幅调整，他们可以确定二氧化碳转化产生的合成气构件的最终混合物。

“目前你通过使用天然气来生产合成气——所以来自化石燃料，”戴彦博士说。“但我们正在使用废弃的二氧化碳，然后将其转化为合成气，具体比例取决于你想在哪个行业使用它。”

例如，一氧化碳和氢气之间的一比一比例使其自身产生可用作燃料的合成气。但戴彦博士说，四份一氧化碳和一份氢气的比例适合制造塑料。

便宜又方便

在选择氧化锌作为他们的催化剂时，研究人员确保他们的解决方案仍然是比之前在该领域尝试过的更便宜的替代品。

“过去的尝试使用了钯等昂贵的材料，但这是第一次在澳大利亚当地开采的非常便宜且丰富的材料已成功应用于废物二氧化碳转化问题，”戴彦博士说。

Lovell 博士补充说，使这种方法具有吸引力的原因还在于使用 FSP 火焰系统来创建和控制这些有价值的材料。

“这意味着它可以在工业上使用，可以缩放，制造材料非常快，而且非常有效，”她说。

“我们不需要担心使用非常昂贵的金属和前体的复杂合成技术——我们可以燃烧它，并在 10 分钟内准备好这些粒子。通过控制我们燃烧它的方式，我们可以控制这些比例所需的合成气构件。”

扩大

虽然两人已经建造了一个电解槽，该电解槽已经用含有污染物的废 CO2气体进行了测试，但将该技术扩大到可以转化发电厂排放的所有废二氧化碳的程度仍然是一条路。 .

“我们的想法是，我们可以采用 CO2的点源，例如燃煤发电厂、燃气发电厂，甚至是释放大量纯 CO2的天然气矿，我们基本上可以对其进行改造技术在这些工厂的后端。然后你可以捕获产生的 CO2并将其转化为对工业具有巨大价值的东西，“Lovell 博士说。

该小组的下一个项目将是在烟气环境中测试他们的纳米材料，以确保它们能够耐受工业废气中的恶劣条件和其他化学物质。