Μετατροπή CO2:Μετατροπή των απορριμμάτων σε αξία
Ο κόσμος χρειάζεται περισσότερη ενέργεια. Καθώς ο πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται και η ποιότητα ζωής βελτιώνεται στις αναπτυσσόμενες οικονομίες, η ενέργεια θα είναι απαραίτητη για την τροφοδοσία αυτής της ανάπτυξης. Δυστυχώς, οι φθηνότερες και πιο οικονομικές μορφές ενέργειας τυχαίνει να είναι και οι πιο βρώμικες. Οι πηγές ενέργειας που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας, αν και είναι σχετικά φθηνές για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, παρέχουν υψηλό κόστος σε CO2 εκπομπές και, κατά συνέπεια, συμβάλλουν στην κλιμάκωση της κλιματικής αλλαγής.
Οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική έχουν τη δυνατότητα να εισαγάγουν τον κόσμο σε μια εποχή μετά τις εκπομπές. Δυστυχώς, ο ήλιος δεν λάμπει τη νύχτα και μερικές φορές οι άνεμοι είναι ήρεμοι. Η μεγαλύτερη πρόκληση με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι η μακροπρόθεσμη εποχιακή αποθήκευση. Οι μπαταρίες προσφέρουν μια λογική λύση για βραχυπρόθεσμη αποθήκευση μικρής κλίμακας για τηλέφωνα, ακόμη και για αυτοκίνητα. Αλλά οι ανάγκες της κοινωνίας φτάνουν πιο μακριά από αυτό, όπως η θέρμανση των σπιτιών το χειμώνα ή η τροφοδοσία αεροσκαφών με καύσιμα πέρα από τον ωκεανό.
Η μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε καύσιμα και πρώτες ύλες με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προσφέρει μια λύση στη μακροπρόθεσμη αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας. Η φωτοσύνθεση παίρνει νερό, CO2 , και το ηλιακό φως και μετατρέπει αυτές τις εισροές σε ζάχαρη για να καύσιμα τις εγκαταστάσεις. CO2 η μετατροπή μέσω ηλεκτροκατάλυσης επιδιώκει να πάρει νερό, CO2 , και ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές (ηλιακή, αιολική, υδροηλεκτρική) και μετατροπή CO2 σε καύσιμα που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι άνθρωποι.
Στο, Τι πρέπει να φτιάξουμε με το CO2 και Πώς μπορούμε να τα καταφέρουμε;, μια εργασία που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Joule , ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο και το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) ανέλυσαν την τρέχουσα κατάσταση του CO2 τεχνολογίες μετατροπής και ποια προϊόντα θα ήταν οι πιο οικονομικά βιώσιμοι στόχοι για το μέλλον.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια και έναν ειδικά προσαρμοσμένο καταλύτη, το υλικό που είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή του CO2 , μπορεί κανείς να φτιάξει μια ποικιλία προϊόντων - αιθυλένιο για πλαστικά, μεθάνιο για θέρμανση στο σπίτι, μονοξείδιο του άνθρακα για συνθετικό αέριο ή αιθανόλη για κατανάλωση αλκοόλ, για να αναφέρουμε μερικά.
Η ανάλυση διαπίστωσε ότι τα μόρια βραχείας αλυσίδας ήταν πιο οικονομικά βιώσιμα. Με άλλα λόγια, τα βραχύτερα, πιο απλά μόρια παρείχαν το μεγαλύτερο δυνατό αποτέλεσμα όταν η τιμή του μορίου κανονικοποιήθηκε από την εισροή ενέργειας για την παραγωγή του. Στην πραγματικότητα, υποθέτοντας αισιόδοξα νούμερα απόδοσης ενεργειακής μετατροπής 60% και φθηνή ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές στα 2 σεντ/kWh, πολλά CO2 τα προϊόντα μετατροπής είναι οικονομικά ανταγωνιστικά με την παραδοσιακή παραγωγή ορυκτών καυσίμων. Αυτό υποδηλώνει ότι η ανανεώσιμη μετατροπή του CO2 στα καύσιμα και τις πρώτες ύλες μπορεί να εκτοπίσει την παραγωγή πολλών κοινών πετροχημικών και καυσίμων. Αυτό έχει τη δυνατότητα να διαταράξει πλήρως τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, η οποία παρέμεινε σχετικά τεχνολογικά στάσιμη για δεκαετίες.
Πόσο κοντά είμαστε λοιπόν σε αυτή την τεχνολογία που βγαίνει στην αγορά; Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο στοιχηματίζουν αρκετά σύντομα. Πέρασαν τον τελευταίο χρόνο διαγωνιζόμενοι στο Carbon XPrize, κλιμακώνοντας τις ανακαλύψεις τους από τον πάγκο του εργαστηρίου, σε χιλιοστόγραμμα ανά ώρα παραγωγής, σε μια πιλοτική κλίμακα εργοστασίων, σε κιλά την ημέρα. Το Carbon XPrize είναι ένας διεθνής διαγωνισμός $20 εκατομμυρίων που χρηματοδοτείται από την COSIA και την NRG για τη σύλληψη και τη μετατροπή των περισσότερων CO2 σε προϊόν προστιθέμενης αξίας.
Η ομάδα CERT, με επικεφαλής τον καθηγητή Ted Sargent, ανακοινώθηκε πρόσφατα τον Απρίλιο ως φιναλίστ, μία από τις μόλις 10 παγκοσμίως. Τώρα εργάζονται για να δημιουργήσουν το CO2 τους μηχάνημα μετατροπής σε μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με καύση φυσικού αερίου στην Αλμπέρτα και θα πρέπει να επιδείξει 150 ημέρες λειτουργίας μέχρι το τέλος του 2019 με ρυθμούς μετατροπής τόνων ανά ημέρα, μια τάξη μεγέθους αύξηση από σήμερα.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Τι πρέπει να κάνουμε με το CO2 και How Can We Make It?, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Joule . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Oleksandr Bushuyev, Phil De Luna, Cao Thang Dinh, Shana Kelley και Ted Sargent από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο στο Τορόντο, ON, Καναδάς και Ling Tao, Genevieve Saur, Jao van de Lagemaat από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο Golden, CO, ΗΠΑ.
