ผู้เชี่ยวชาญจาก University of Illinois Chicago (UIC) ได้พัฒนาระบบดักจับคาร์บอนที่เป็นนวัตกรรมใหม่ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตเอทิลีนที่มีคาร์บอนเป็นลบได้

เครื่องที่ก้าวล้ำนี้ได้รับคาร์บอนจากก๊าซหุงต้มและเปลี่ยนให้เป็นเอทิลีน ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสู่การผลิตเอทิลีนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีที่ไม่เหมือนใครนี้ผสานรวมระบบดักจับคาร์บอนเข้ากับระบบสันดาปเอทิลีน ซึ่งไม่เพียงแต่ทำงานด้วยไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังกำจัดคาร์บอนออกจากสิ่งแวดล้อมได้มากกว่าที่มันสร้างขึ้น ซึ่งหมายความว่ามันสร้างการปล่อยก๊าซสุทธิเชิงลบ

มีเนช ซิงห์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ UIC ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี กล่าวว่า "นี่เป็นการสาธิตครั้งแรกของระบบบูรณาการไฟฟ้าทั้งหมดที่มีประจุลบสุทธิ เพื่อดักจับคาร์บอนจากมลพิษและสร้างทรัพยากรที่มีค่าสูง นี่เป็นก้าวสำคัญในการแยกก๊าซเอทิลีน”

การศึกษาเรื่อง ' ระบบเคมีไฟฟ้าครบวงจรที่ดักจับ CO2 จากก๊าซหุงต้มเพื่อผลิตสารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่มในสภาวะแวดล้อม ' ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์พลังงานและสิ่งแวดล้อม

จำเป็นต้องลดการปล่อยเอทิลีนอย่างเร่งด่วน

ในบรรดาสารเคมีที่ผลิตทั่วโลก เอทิลีนจัดอยู่ในสามอันดับแรกสำหรับการปล่อยคาร์บอนสูงสุด รองจากแอมโมเนียและซีเมนต์เท่านั้น เอทิลีนใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกสำหรับอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ การเกษตร และยานยนต์ แต่ยังใช้ในการผลิตสารเคมีที่ใช้ในสารป้องกันการแข็งตัว สารฆ่าเชื้อทางการแพทย์ และผนังไวนิลสำหรับบ้าน

Singh อธิบายว่า: “มีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการดักจับและเปลี่ยนคาร์บอนแบบบูรณาการเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสุทธิเชิงลบอย่างยั่งยืน ปัจจุบัน ระบบดักจับและเปลี่ยนคาร์บอนแบบผสมผสานนั้นใช้พลังงานมาก และทำงานในวัฏจักรการดักจับและลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ไม่ต่อเนื่อง การรวมการดักจับคาร์บอนเข้ากับระบบการแปลงอย่างมีประสิทธิภาพช่วยลดความจำเป็นในการขนส่งและการจัดเก็บ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงาน”

พัฒนาระบบดักจับคาร์บอน

นักวิจัยได้ดัดแปลงระบบใบไม้ประดิษฐ์แบบดั้งเดิมด้วยวัสดุราคาไม่แพงเพื่อรวมการไล่ระดับน้ำ – ด้านแห้งและเปียก – ผ่านเมมเบรนที่มีประจุไฟฟ้าเพื่อดักจับคาร์บอนจากอากาศหรือก๊าซไอเสีย

ด้านแห้งประกอบด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ที่จับกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่เพื่อผลิตความเข้มข้นของไบคาร์บอเนตบนเมมเบรน เมื่อไบคาร์บอเนตสะสมตัว ไอออนที่มีประจุลบเหล่านี้จะถูกดึงผ่านเมมเบรนไปยังอิเล็กโทรดที่มีประจุบวกในสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบบนด้านที่เปียกของเมมเบรน ต่อจากนั้น สารละลายของเหลวจะละลายไบคาร์บอเนตกลับเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อให้สามารถปลดปล่อยและใช้สำหรับการแปลง CO 2

ทีมงานใช้ระบบที่สองเพื่อเปลี่ยน CO 2 ที่จับได้ เป็นเอทิลีน ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านเซลล์ ครึ่งหนึ่งของเซลล์ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้จากระบบดักจับคาร์บอน ส่วนอีกครึ่งหนึ่งประกอบด้วยสารละลายที่เป็นน้ำ

ตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าจะดึงอะตอมของไฮโดรเจนที่มีประจุจากโมเลกุลของน้ำไปยังอีกครึ่งหนึ่งของหน่วย ซึ่งถูกแยกออกจากกันโดยเมมเบรน ซึ่งพวกมันจะรวมอะตอมของคาร์บอนที่มีประจุจากคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อผลิตเอทิลีน

นักวิจัยได้รวมระบบทั้งสองเข้าด้วยกันโดยการป้อนสารละลายคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้เข้าสู่การแปลงคาร์บอนและรีไซเคิลกลับคืน กระบวนการรีไซเคิลแบบวงปิดนี้ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซไอเสียในปริมาณที่คงที่และเปลี่ยนเป็นเอทิลีน

Rohan Sartape นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ UIC ในห้องทดลองของผู้ช่วยศาสตราจารย์ Meenesh Singh กับภาควิชาวิศวกรรมเคมี เครดิต: Jim Young / UIC Engineering

ระบบทำงานอย่างไร?

ทีมงานได้ทดสอบระบบแบบบูรณาการโดยใช้เครื่องไดอะไลซิสแบบเมมเบรนสองขั้วขนาด 100 ตารางเซนติเมตรเพื่อดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซไอเสียและเชื่อมต่อทางไฮดรอลิกกับเซลล์อิเล็กโทรไลซิสขนาด 1 ตารางเซนติเมตรเพื่อสร้างเอทิลีน ระบบได้รับการทดสอบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ แสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่ยอดเยี่ยมและดักจับคาร์บอนในอัตรา 24 กรัมต่อวัน ผลิตเอทิลีนที่ 188 มิลลิกรัมต่อวัน

Singh สรุป: "ในเส้นทางที่จะทำให้การผลิตเอทิลีนเป็นสีเขียว นี่เป็นความก้าวหน้าที่เป็นไปได้ ขั้นตอนต่อไปของเราคือการขยายระบบการดักจับและการแปลงคาร์บอนแบบบูรณาการเพื่อผลิตเอทิลีนในอัตราที่สูงขึ้น — อัตราหนึ่งกิโลกรัมต่อวัน และดักจับคาร์บอนในอัตราที่สูงกว่ากิโลกรัมต่อวัน”.

ที่มา: https://www.innovationnewsnetwork.com/

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

แม่ไก่ตัดต่อยีนอาจช่วยยุติการฆ่าลูกไก่ตัวผู้หลายพันล้านตัว
https://www.thaiquote.org/content/248996

ปี 2566 รัฐบาลตั้งเป้ารายได้จากการท่องเที่ยวที่ 80% ของรายได้ที่เคยทำได้ในปี 62 หรือประมาณ 2.38 ล้านล้านบาท
https://www.thaiquote.org/content/248999

เอกชนร้อนใจ! วอนรัฐเบรกขึ้นค่า Ft ก่อนต้องขึ้นราคาสินค้า 5-12%
https://www.thaiquote.org/content/248984