Kiitos, että kävit Nature.com-sivustolla. Käyttämäsi selainversio tukee CSS:ää rajoitetusti. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi suosittelemme uudemman selainversion käyttöä (tai Internet Explorerin yhteensopivuustilan poistamista käytöstä). Sillä välin näytämme sivuston ilman tyylittelyä tai JavaScriptiä jatkuvan tuen varmistamiseksi.
Nyt Joule-lehdessä kirjoittavat Ung Lee ja kollegat raportoivat tutkimuksesta, joka käsittelee hiilidioksidin hydraamiseen tarkoitettua pilottilaitosta muurahaishapon tuottamiseksi (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Tämä tutkimus osoittaa useiden valmistusprosessin keskeisten elementtien optimoinnin. Reaktoritasolla keskeisten katalyytin ominaisuuksien, kuten katalyyttisen tehokkuuden, morfologian, vesiliukoisuuden, lämpöstabiilisuuden ja laajamittaisen resurssien saatavuuden, huomioon ottaminen voi auttaa parantamaan reaktorin suorituskykyä pitäen samalla tarvittavat syöttöainemäärät alhaisina. Tässä tutkimuksessa kirjoittajat käyttivät rutenium(Ru)-katalyyttiä, joka oli tuettu sekakovalenttiselle triatsiinibipyridyyli-tereftalonitriilirungolle (Ru/bpyTNCTF). He optimoivat sopivien amiiniparien valinnan tehokasta CO2:n talteenottoa ja muuntamista varten valitsemalla reaktiiviseksi amiiniksi N-metyylipyrrolidiinin (NMPI) CO2:n talteen ottamiseksi ja hydrausreaktion edistämiseksi formiaatin muodostamiseksi, ja N-butyyli-N-imidatsolin (NBIM) reaktiiviseksi amiiniksi. Kun amiini on eristetty, formiaatti voidaan eristää rasvahapon (FA) jatkotuotantoa varten trans-adduktin muodostamisen kautta. Lisäksi he paransivat reaktorin käyttöolosuhteita lämpötilan, paineen ja H2/CO2-suhteen suhteen CO2-konversion maksimoimiseksi. Prosessisuunnittelun osalta he kehittivät laitteen, joka koostuu valumapetireaktorista ja kolmesta jatkuvatoimisesta tislauskolonnista. Jäännösbikarbonaatti tislataan pois ensimmäisessä kolonnissa; NBIM valmistetaan muodostamalla trans-addukti toisessa kolonnissa; rasvahapon tuote saadaan kolmannessa kolonnissa; Myös reaktorin ja tornin materiaalivalintaa harkittiin huolellisesti. Useimpiin komponentteihin valittiin ruostumaton teräs (SUS316L) ja kolmanteen torniin kaupallinen zirkoniumpohjainen materiaali (Zr702) reaktorin korroosion vähentämiseksi, koska se kestää polttoainekokoonpanojen korroosiota, ja kustannukset ovat suhteellisen alhaiset.
Optimoituaan huolellisesti tuotantoprosessia – valitsemalla ihanteellisen syöttöaineen, suunnittelemalla valutuspetireaktorin ja kolme jatkuvatoimista tislauskolonnia, valitsemalla huolellisesti kolonnin rungon ja sisäisen pakkausmateriaalit korroosion vähentämiseksi sekä hienosäätämällä reaktorin käyttöolosuhteita – kirjoittajat osoittavat, että on rakennettu pilottilaitos, jonka päivittäinen kapasiteetti on 10 kg polttoainenippua ja joka pystyy ylläpitämään vakaata toimintaa yli 100 tunnin ajan. Huolellisen toteutettavuus- ja elinkaarianalyysin avulla pilottilaitos alensi kustannuksia 37 % ja ilmaston lämpenemispotentiaalia 42 % perinteisiin polttoainenippujen tuotantoprosesseihin verrattuna. Lisäksi prosessin kokonaishyötysuhde on 21 %, ja sen energiatehokkuus on verrattavissa vedyllä toimivien polttokennoajoneuvojen energiatehokkuuteen.
Qiao, M. Muurahaishapon pilottituotanto hydratusta hiilidioksidista. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2