Creșterea tensiunii nu garantează o producție mai eficientă de metanol, arată un studiu
O nouă cercetare publicată pe 2 noiembrie în revista Nature Chemistry arată că intensificarea energiei electrice în reacțiile chimice nu duce automat la o eficiență mai mare. Descoperirea aproprie cercetătorii de condițiile ideale pentru producția chimică sustenabilă.
Convertirea monoxidului de carbon în metanol
Echipa a identificat această limitare studiind convertirea monoxidului de carbon în metanol, un combustibil important și un ingredient industrial. Rezultatele arată că performanța reacției depinde nu doar de tensiunea aplicată, ci și de viteza cu care catalizatorul leagă moleculele de monoxid de carbon.
Zhihao Cui, cercetător postdoctoral în chimie la Universitatea de Stat din Ohio și autor principal al studiului, a explicat că scopul este înlocuirea producției chimice convenționale cu una sustenabilă, alimentată de energie electrică din surse regenerabile. Pentru aceasta, însă, trebuie depășite mai întâi constrângerile fundamentale care stau în cale.
Blocajul se mută odată cu tensiunea
Pentru experimente, cercetătorii au atașat un catalizator pe bază de metal de nanotuburi de carbon și le-au umplut cu monoxid de carbon. După aplicarea unor niveluri diferite de energie electrică, au observat că un catalizator pe bază de cobalt reține moleculele mai puternic decât alți catalizatori metalici. De asemenea, atât mediul chimic, cât și puterea de legare a catalizatorului influențează rezultatul reacției.
Potrivit lui Cui, unul dintre punctele forte ale studiului este demonstrarea faptului că atât electroliții din jur, cât și viteza cu care mediul se reorganizează pentru a acomoda molecula influențează cât de repede are loc adsorbția. La tensiuni mai mici, reacția poate fi limitată de viteza de transfer a electronilor, în timp ce la tensiuni mai mari, factorul limitativ devine viteza cu care monoxidul de carbon se atașează de catalizator. Ambele situații pot încetini producția de metanol.
De la emisii la produse utile
Anne Co, coautoare a studiului și profesoară de chimie și biochimie la Universitatea de Stat din Ohio, a subliniat că transformarea monoxidului de carbon în metanol permite ca dioxidul de carbon din care provine să fie convertit în produse utile, în loc să fie eliberat în atmosferă.
Ea a explicat că cercetătorii au căutat noi modalități de a folosi electroliza, dar s-au lovit de un plafon. Prin îmbunătățirea etapelor din spatele procesului, se pot folosi mai bine sursele regenerabile pentru a reduce semnificativ emisiile de CO₂ și CO. Aplicarea acestui cadru împreună cu tehnologiile de valorificare a carbonului ar putea stimula interesul industrial pentru energia sustenabilă și ar putea reduce dependența societății de combustibilii fosili.
Pași următori
Echipa plănuiește să investigheze dacă aceste concluzii pot îmbunătăți și alte procese chimice, să testeze performanța sistemului pe perioade mai lungi și să evalueze modul în care procesul lor se compară cu metodele convenționale de producere a metanolului.
