Команда ученых Национального университета Сингапура разработала прототип устройства, имитирующего естественный фотосинтез и вырабатывающего этилен только из солнечного света, воды и углекислого газа при комнатной температуре и обычном давлении.
В современных условиях производство этилена требует ископаемого топлива и воздействия температур от 750°C до 950°C, то есть огромного количества энергии и истощения природных ресурсов. Также этот метод оставляет значительный углеродный след: на каждую тонну этилена приходится 2 тонны СО2. Не удивительно поэтому, что спрос на более чистый способ производства этилена возрастает.
В 2015 году команда сингапурских ученых под руководством Джейсона Ё Бун Синга впервые разработала медный катализатор, который вырабатывал этилен из воды и СО2 под воздействием электричества. Затем им удалось постепенно заменить электричество солнечной энергией. Прототип системы искусственного фотосинтеза способен проводить реакцию, достигая 30-процентного выхода по току этилена в расчете на количество электронов, выработанных из солнечной энергии. Общая производительность конверсии солнечного света в этилен также сравнима с уровнем энергетической эффективности природного фотосинтеза растений.
Для того чтобы добиться стабильного и продолжительного производства этилена, инженеры дополнили прототип батареей, которая накапливает излишки солнечной энергии, собранной за день, и питает устройство ночью или при слабом освещении.
«Наше изобретение не только использует полностью возобновляемый источник энергии, но и превращает СО2, парниковый газ, в нечто полезное. В потенциале оно может стать базой для замкнутого углеродного цикла», — говорит профессор Ё.
Этилен, составной элемент полиэтилена, является важным химическим сырьем, необходимым для производства пластмасс, резины и волокон. Только в 2015 по всему миру было выработано 170 млн тонн этилена. По оценкам экспертов, к 2020 году спрос на него превысит 220 млн тонн, пишет Phys.org.
В США отменят сетевой нейтралитет 14 декабря
Кейсы
Кроме того, из этилена можно получать чудо-материал графен. Для этого международной команде ученых потребовался родиевый катализатор и температура не менее 700° C, а также множество проб и ошибок, но в результате они добились слоя чистого графена.