Una nueva tecnología de U of T Engineering está dando un paso sustancial para permitir a los fabricantes crear plásticos a partir de dos ingredientes clave: la luz solar y la contaminación.
Hoy en día, los combustibles fósiles no renovables no solo proporcionan la materia prima de la que están hechos los plásticos, sino que también son el combustible quemado para impulsar el proceso de fabricación, produciendo dióxido de carbono CO que calienta el clima 2 - la Agencia Internacional de Energía estima que la producción de los principales precursores de los plásticos es responsable del 1,4 por ciento del CO global 2 emisiones
Un equipo dirigido por el profesor de la Universidad de Toronto, Ted Sargent, está volcando este proceso en su cabeza. Ellos prevén capturar CO 2 producido por otro proceso industrial y utilizando electricidad renovable, como la energía solar, para transformarlo en etileno. El etileno es un químico industrial común que es un precursor de muchos plásticos, como los que se usan en las bolsas de supermercado.
El sistema aborda un desafío clave asociado con la captura de carbono. Si bien existe tecnología para filtrar y extraer CO 2 a partir de los gases de combustión, la sustancia actualmente tiene poco valor económico que puede compensar el costo de capturarla: es una propuesta que pierde dinero. Al transformar este carbono en un producto comercialmente valioso como el etileno, el equipo apunta a aumentar los incentivos paraempresas para invertir en tecnología de captura de carbono.
En el centro de la solución del equipo hay dos innovaciones: el uso de un catalizador a base de cobre contraintuitivamente delgado y una estrategia experimental reinventada.
"Cuando realizamos el CO 2 conversión a etileno en medios muy básicos, descubrimos que nuestro catalizador mejoró tanto la eficiencia energética como la selectividad de la conversión a los niveles más altos jamás registrados ", dijo el Dr. Cao-Thang Dinh, investigador postdoctoral, el primer autorartículo publicado hoy en la revista ciencia . En este contexto, la eficiencia significa que se requiere menos electricidad para lograr la conversión. Los autores utilizaron este conocimiento para mejorar aún más el catalizador e impulsar la reacción para favorecer la formación de etileno, a diferencia de otras sustancias.
Luego, el equipo abordó la estabilidad, que durante mucho tiempo ha sido un desafío con este tipo de catalizador a base de cobre. El modelado teórico muestra que las condiciones básicas, es decir, niveles altos de pH, son ideales para catalizar CO 2 al etileno. Pero en estas condiciones, la mayoría de los catalizadores y sus soportes se descomponen después de menos de 10 horas.
El equipo superó este desafío al alterar su configuración experimental. Esencialmente, depositaron su catalizador en una capa de soporte porosa hecha de politetrafluoroetileno PTFE, más conocido como Teflon y colocaron su catalizador con carbón en el otro lado. Esta nueva configuración protegeel soporte y el catalizador se degradan debido a la solución básica, y le permite durar 15 veces más que los catalizadores anteriores. Como beneficio adicional, esta configuración también mejoró la eficiencia y la selectividad aún más.
"En las últimas décadas, hemos sabido que operar esta reacción en condiciones básicas ayudaría, pero nadie sabía cómo aprovechar ese conocimiento y transferirlo a un sistema práctico", dice Dinh. "Hemosmuestra cómo superar ese desafío "
Actualmente, su sistema es capaz de realizar la conversión a escala de laboratorio, produciendo varios gramos de etileno a la vez. El objetivo a largo plazo del equipo es escalar la tecnología hasta el punto en que puedan convertir las múltiples toneladas deproductos químicos necesarios para la aplicación comercial.
"Hicimos tres avances simultáneos en este trabajo: selectividad, eficiencia energética y estabilidad", dice Sargent. "Como grupo, estamos fuertemente motivados para desarrollar tecnologías que nos ayuden a realizar el desafío global de un futuro carbono neutral."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto . Original escrito por Marit Mitchell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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