ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลที่กระจายตัวแบบอะตอมใหม่จะแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้โดยตรง (CO2) ถึงมีเธน (CH4) ตามที่ดร. Tomaz Neves-Garcia นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอและเพื่อนร่วมงานของเขา
การลดสารเคมีไฟฟ้าโดยตรงของสายพันธุ์การจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เช่นคาร์บอเนตคาร์บอเนตและ (BI) (BI) สามารถให้สัญญากับการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการแปลงจากแหล่งกำเนิด เครดิตภาพ: Neves-Garciaet al., doi: 10.1021/jacs.4c09744
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่คิดเป็นส่วนใหญ่ของสภาพอากาศที่อบอุ่นของโลกและผลิตโดยโรงไฟฟ้าโรงงานและการขนส่งในรูปแบบต่าง ๆ
ระบบดักจับคาร์บอนทั่วไปมีวัตถุประสงค์เพื่อลดการปรากฏตัวในบรรยากาศเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยการแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซอื่น ๆ และแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์
อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ยากที่จะนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมเนื่องจากพลังงานจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับระบบเหล่านี้ในการทำงาน
“ ตอนนี้การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้นิกเกิลพิเศษเราได้คิดหาวิธีที่จะประหยัดพลังงานอันมีค่านี้ได้มากโดยการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้โดยตรงเป็นก๊าซมีเทน” ดร. เนเวส-การ์เซียกล่าว
ด้วยการใช้อะตอมของนิกเกิลที่วางอยู่บนพื้นผิวที่มีกระแสไฟฟ้าดร. เนเวส-การ์เซียและผู้เขียนร่วมสามารถแปลงคาร์บาเมตได้โดยตรงรูปแบบของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกจับเป็นก๊าซมีเทน
พวกเขาพบว่านิกเกิลอะตอมซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาราคาถูกและมีอยู่อย่างกว้างขวางนั้นทำได้ดีมากในการแปลงนี้
“ เราจะไปจากโมเลกุลที่มีพลังงานต่ำและผลิตเชื้อเพลิงที่มีพลังงานสูง” ดร. เนเวส-การ์เซียกล่าว
“ สิ่งที่ทำให้สิ่งนี้น่าสนใจมากคือคนอื่นจับกู้คืนแล้วแปลงคาร์บอนไดออกไซด์เป็นขั้นตอนในขณะที่เราประหยัดพลังงานโดยทำตามขั้นตอนเหล่านี้พร้อมกัน”
สิ่งสำคัญที่สุดคือการปรับปรุงกระบวนการจับคาร์บอนช่วยให้นักวิทยาศาสตร์รู้เกี่ยวกับวัฏจักรคาร์บอนและเป็นขั้นตอนสำคัญในการตั้งค่ากลยุทธ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับเทคโนโลยีการลดสภาพอากาศที่เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
“ เราจำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่การใช้พลังงานต่ำสุดที่เป็นไปได้สำหรับการจับคาร์บอนและการแปลง” ดร. เนเวส-การ์เซียกล่าว
“ ดังนั้นแทนที่จะทำขั้นตอนการจับภาพและการแปลงทั้งหมดอย่างอิสระเราสามารถรวมเข้าด้วยกันในขั้นตอนเดียวโดยผ่านกระบวนการพลังงานที่สิ้นเปลือง”
“ ถึงแม้ว่าวิธีการจับคาร์บอนจำนวนมากยังคงอยู่ในช่วงแรกของพวกเขา แต่นักวิจัยจากสาขาที่ทำงานเพื่อปรับปรุงพวกเขาสนามก็เป็นวิธีที่มีแนวโน้ม”
“ การแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเชื้อเพลิงโดยใช้ไฟฟ้าทดแทนมีศักยภาพที่จะปิดวัฏจักรคาร์บอน”
“ ตัวอย่างเช่นเมื่อมีเธนถูกเผาเพื่อสร้างพลังงานมันจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งหากถูกจับและแปลงกลับเป็นมีเธนอาจนำไปสู่การผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องเพิ่มภาระโลกร้อนของโลก”
การศึกษายังแสดงให้เห็นถึงครั้งแรกที่นักวิจัยค้นพบว่าพวกเขาสามารถใช้เคมีไฟฟ้าเพื่อให้ได้การแปลงคาร์บาเมตเป็นมีเธน
แม้ว่าจะมีความพยายามหลายอย่างในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์จนถึงขณะนี้นักวิจัยส่วนใหญ่แสดงความสามารถในการผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์เท่านั้น
“ มีเธนอาจเป็นผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจจริงๆ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือสิ่งนี้เปิดเส้นทางในการพัฒนากระบวนการมากขึ้นในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับเป็นผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ” ดร. เนเวส-การ์เซียกล่าว
ทีมงานถูกตีพิมพ์ในไฟล์วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน-
-
Tomaz Neves-Garciaet al- 2024. การจับคาร์บอนไดออกไซด์แบบบูรณาการโดยเอมีนและการแปลงเป็นมีเธนบนตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลอะตอมเดี่ยวJ. Am. เคมี Soc146 (46): 31633-31646; ดอย: 10.1021/jacs.4c09744
