211service.com
En mindre ressourcekrævende måde at fremstille ethanol på
I dag er næsten alt ethanolbrændstof lavet af majs eller sukkerrør, hvilket kræver enorme arealer og enorme mængder vand og gødning. Forskere ved Stanford University har nu udviklet en elektrokemisk proces, der kunne være langt billigere og bedre for miljøet.
Arbejdet er stadig eksperimentelt, men det er vigtigt, fordi gruppen var i stand til at syntetisere ethanol og andre ønskede produkter med så lidt energitilførsel. Aktivitetsniveauerne for CO, der er rapporteret her, er uden fortilfælde og et stort skridt mod realiseringen af et praktisk system til at omdanne CO til ethanol, siger Clifford Kubiak , professor i kemi og biokemi ved University of California, San Diego.
Forskerne skabte en kobberbaseret katalysator, der er meget effektiv til at producere ethanol og andre kulstofforbindelser fra kulilte og vand i en simpel kemisk reaktion. De siger, at processen, beskrevet i et papir offentliggjort i Natur onsdag, kunne drives af vedvarende kilder til elektricitet, såsom sol og vind, og ville være et alternativ til traditionel biobrændstofproduktion.
Fremstilling af ethanol er normalt bemærkelsesværdigt energikrævende, hvilket involverer indsamling og behandling af biomasse og derefter fermentering af sukkeret, der findes i plantematerialet. Stanford-avisen viser, at det er muligt at producere ethanol direkte fra vand og affaldsgasser ved hjælp af en elektrisk strøm.
Du får det samme brændstof, selvom det i princippet kunne være meget mere effektivt, fordi du ikke er afhængig af biomasse, siger Matthew Kanan , en lektor i kemi ved Stanford, der var medforfatter til papiret.
Forskerne forestiller sig en to-trins proces, hvor kuldioxid først omdannes til kulilte ved hjælp af enten eksisterende processer eller mere energieffektive processer, der i øjeblikket er under udvikling. Derefter ville carbonmonoxidet blive omdannet til ethanol eller andre carbonbaserede forbindelser elektrokemisk.
Eksisterende metoder til at omdanne kulilte til brændstof er komplicerede og kræver meget store reaktorer og høje tryk. En elektrolysator, som bruger en elektrisk strøm til at drive en kemisk reaktion, kunne gøre det nødvendige system meget mindre, siger Joel Rosenthal , en assisterende professor ved University of Delaware. Dette kunne gøre det muligt at miniaturisere og distribuere ethanolproduktion.
Man kunne for eksempel forestille sig, at et solcellepanel på taget producerer flydende brændstof lagret i en tank på størrelse med en vandvarmer. Den store værdi af kemiske brændstoffer generelt, og flydende brændstoffer i særdeleshed, er, at de har meget, meget højere energitæthed end typiske batteriteknologier, så du kan lagre meget mere energi på et mindre rum, siger Rosenthal.
Ib Chorkendorff , direktør for Katalyse for Bæredygtig Energi-forskningscenter ved Danmarks Tekniske Universitet, beskriver arbejdet som et vigtigt skridt mod målet om at finde en effektiv vej til lagring af elektricitet som kemisk energi.
Nøglen til den nye katalysator er at forberede kobberet på en ny måde, der ændrer dens molekylære struktur. Indtil nu har kobberkatalysatorer produceret en bred vifte af kulstofbaserede forbindelser snarere end ét ønsket produkt og krævet en masse energi.
Stanford-gruppen starter med kobbermetal og ved at opvarme det i luft vokser et lag kobberoxid ovenpå. Derefter omdannes overfladelaget kemisk tilbage til metallisk kobber. I processen antager kobberet en meget anderledes overflade med mere aktivt areal, så det kan fungere som katalysator.
Det vil tage år at vide, om en enhed baseret på denne kemi ville være kommercielt levedygtig. Men hvis den bliver perfektioneret, kan den give et økonomisk incitament til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.