Ten reaktor produkuje węglowodory jak szalony. Korzysta ze zdobyczy fotowoltaiki

Dzisiejsza gospodarka opiera się w znacznym stopniu na węglowodorach i (czy tego chcemy, czy nie) prędko tego jeszcze nie zmienimy. Dlatego naukowcy szukają alternatywnych sposobów ich produkcji, które są bardziej zrównoważone środowiskowo. Jeden z nich opiera się na materiałach, które doskonale znamy z branży fotowoltaicznej – perowskitach.
Zdjęcie poglądowe rafinerii, gdzie przetwarzane są węglowodory

Zdjęcie poglądowe rafinerii, gdzie przetwarzane są węglowodory

Międzynarodowy zespół naukowców m.in. z Uniwersytetu Soochow (Chiny) i Uniwersytetu w Toronto (Kanada) opracowali nowatorską metodę produkcji etylenu przy użyciu fotoreaktora zbudowanego z perowskitów. Wskazana technika, o której dowiadujemy się z artykułu w Nature Energy, charakteryzuje się o wiele mniejszym śladem węglowym od konwencjonalnych metod.

Czytaj też: Niebotyczna wydajność reaktorów termojądrowych. Kontrolę nad nimi można sprawować w czasie rzeczywistym

Etylen o wzorze C2H4 jest wysoce łatwopalnym węglowodorem, który stosowany jest w wielu branżach przemysłu. To z niego produkuje się polimery takie jak polietylen (PE), politereftalan etylenu (PET), polichlorek winylu (PVC) czy polistyren (PS). Przemysł chemiczny, rolnictwo czy służba zdrowia nie mogą się bez niego obejść. Jedną z możliwym metod wytwarzania etylenu polega na przekształceniu etanu w etylen i wodór. Niestety potrzeba do tego bardzo dużych nakładów energii elektrycznej, a tą w wielu przypadkach otrzymujemy z nieodnawialnych źródeł.

Cząsteczka etylenu składa się z dwóch atomów węgla i czterech atomów wodoru / źródło: Ben Mills, Wikimedia Commons, domena publiczna

Reaktor do produkcji etylenu „zasilany” materiałem perowskitowym. Udowodniono, że to działa

Naukowcy odkryli technikę fotokatalitycznego odwodornienia etanu zasilanego energią słoneczną i przy pomocy związku o strukturze perowskitu mającego wzór chemiczny LaMn1−xCuxO3. Okazuje się, że tego typu reakcja może zachodzić nie tylko w warunkach oświetlenia słonecznego, ale również przy świetle LED.

Czytaj też: Nowy reaktor deklasuje konkurencję. Dwutlenek węgla zmienia w coś znacznie przydatniejszego

Jak tłumaczą badacze, wykorzystany perowskit „zawiera centra kwasowe Lewisa o aktywności redoks obejmujące Mn(III) i Mn(IV), oraz centra zasadowe Lewisa zawierające O(-II) i OH(-I).” Dostrajając obydwa, możemy sterować wzrostem wydajności reakcji odwodornienia etanu. W trakcie eksperymentów udało się dokonać produkcji etylenu z wydajnością 4,9 proc. i wartością stopnia konwersji w ujęciu czasowym – 1,2 mmol/g*h.

Czytaj też: Reaktor termojądrowy przyszłości. Inspirację dla tej technologii stanowi japońska sztuka

Mimo że mamy do czynienia z przełomową techniką produkcji etylenu, to jednak wciąż jeszcze daleko do jej pełnej komercjalizacji. Autorzy dodają, że jest to dopiero prosty prototyp, który tylko demonstruje badane zagadnienia. Uważają, że w tej metodzie istnieje jednak jakiś potencjał aplikacyjny, ale trzeba jeszcze wielu żmudnych badań, aby poprawić wydajność reakcji oraz doprowadzić całą instalację do stanu skalowalnego.