Konwersja CO2 otwiera nowe możliwości dzięki projektowi finansowanemu z budżetu UE

W związku ze zbliżającym się zakończeniem prac nad finansowanym z budżetu UE projektem ELCAT (Electrocatalytic gas-phase conversion of CO2 in confined catalysts - elektrokatalityczna konwersja CO2 w fazie gazowej w ograniczonych katalizatorach) partnerzy projektu podsumowali j...

W związku ze zbliżającym się zakończeniem prac nad finansowanym z budżetu UE projektem ELCAT (Electrocatalytic gas-phase conversion of CO2 in confined catalysts - elektrokatalityczna konwersja CO2 w fazie gazowej w ograniczonych katalizatorach) partnerzy projektu podsumowali jego wyniki na końcowym posiedzeniu w Brukseli: wyrazili zgodną opinię, że prace nad projektem potwierdziły wykonalność katalitycznego procesu konwersji CO2 w fazie gazowej, w którym dwutlenek węgla przerabia się na ciekłe węglowodory i alkohole. Stwierdzili jednak, że praktyczne wykorzystanie tej technologii wymaga dalszych badań.

Projekt ELCAT otrzymał dofinansowanie w wysokości 85 000 euro w ramach tematu "Nauka i technologie przyszłości" (NEST) szóstego programu ramowego UE (6PR). Jego główne założenie narodziło się w chwili zaobserwowania przez naukowców z Uniwersytetu w Messynie (Włochy) reakcji elektrokatalitycznej, którą można prowadzić w temperaturze pokojowej pod ciśnieniem atmosferycznym. Po zamknięciu dwutlenku węgla w mikroporach węgla elektrony i protony przemieszczały się w kierunku aktywnego katalizatora, którym były nanoklastry metalu szlachetnego. Gazowy dwutlenek węgla podlegał przy tym redukcji w szereg węglowodorów i alkoholi.

Produkty reakcji były w zdumiewającym stopniu zbliżone do produktów procesu Fischera-Tropscha - przebiegającej w obecności katalizatora reakcji chemicznej, podczas której tlenek węgla i wodór podlegają konwersji w szereg węglowodorów. Proces Fischera-Tropscha już od pewnego czasu jest przedmiotem dyskusji jako potencjalne źródło paliw i surowców.

Proces prowadzący do powstania w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym użytecznych ilości produktów zbliżonych do produktów procesu Fischera-Tropscha - w którym taki wynik jest trudny do osiągnięcia - mógłby przyczynić się do znacznego ograniczenia ilości dwutlenku węgla, dostarczając jednocześnie nowych surowców. Jednak reakcja katalityczna ujawniła nowe problemy, do których należą szybka dezaktywacja katalizatora i niska wydajność procesu. Dodatkowo jest to przypadek elektrokatalizy w fazie gazowej, procesu słabo zbadanego przez naukowców, którzy zainteresowania tradycyjnie koncentrują się na fazie ciekłej.

Jak wyjaśnił serwisowi CORDIS Wiadomości poprzedni koordynator projektu Gabriele Centi z Uniwersytetu w Messynie, zmiana fazy ciekłej na gazową może przyczynić się do uniknięcia problemów takich jak ograniczona dyfuzja i wydajność, ale naukowcy zaangażowani w projekt ECLAT muszą zmierzyć się z nowymi wyzwaniami. "Z uwagi na zmianę warunków konieczna jest zmiana rodzaju struktury i elektrody", ale dzięki temu pojawiły się nowe sposoby na poprawę wyników działania oraz inne możliwości, takie jak wytwarzanie wodoru w drodze kontrolowanej hydrolizy układu. - W procesie elektrokatalizy w fazie gazowej zasadniczo nie występują ograniczenia temperaturowe - dodał Gabriele Centi. - W fazie ciekłej trzeba się z nimi liczyć lub prowadzić proces pod ciśnieniem, co podwyższa koszty. A więc przejście do fazy gazowej naprawdę otwiera nowe możliwości.

W ciągu ostatnich trzech i pół roku prace nad projektem ELCAT koncentrowały się na napotkanych problemach oraz na wytworzeniu odpowiednich nanorurek węglowych. Partnerzy projektu są zdecydowani kontynuować badania, mimo że sam projekt ELCAT zostanie zakończony z końcem lutego. Oceniają, że technologia elektrokatalitycznej konwersji CO2 w fazie gazowej może nadawać się do zastosowania za około 10 lat. Mogłaby stanowić uzupełnienie innych strategii i przyczynić się do obniżenia globalnej emisji CO2 o 5 procent.

- Magazynowanie dwutlenku węgla ma swoje wady, wynikające z ograniczonej przestrzeni nadającej się do magazynowania. W naszym przypadku próbujemy bezpośrednio przekształcić gaz cieplarniany w paliwo - powiedziała Siglinda Perathoner z Uniwersytetu w Messynie, kierująca obecnie projektem ELCAT. - Z tego względu jest to proces uzupełniający. Ale uważam, że znacznie lepiej jest poddawać gaz konwersji niż go magazynować.

Gabriele Centi i Siglinda Perathoner mają nadzieję, że obecnie, gdy wyniki projektu świadczą o wykonalności technologii, inni też zechcą wykorzystać koniunkturę, co przyspieszy postęp w tej dziedzinie. Jak zaznaczył Gabriele Centi, daje się zauważyć wyraźne zainteresowanie ze strony sektora przemysłu. - Dotychczas spoglądano na problem dwutlenku węgla wyłącznie pod kątem kosztów, ale przy uwzględnieniu kwestii surowców pojawi się zainteresowanie - powiedział. - Możliwość przekształcenia CO2 w związki chemiczne nadające się do zastosowania we wszystkich procesach chemicznych lub jako paliwo naprawdę otwiera nowe perspektywy.

Wydaje się, że projekt został dostrzeżony również w innych środowiskach, gdyż zgłoszono go do konkursu na nowe rozwiązania w zakresie emisji gazów cieplarnianych - "The 25 million dollar idea". Jego organizatorzy to były wiceprezydent Stanów Zjednoczonych i laureat Nagrody Nobla Al Gore i brytyjski przedsiębiorca Richard Branson. - Sądzę, że istnieją też inne projekty, które szybciej będą się nadawały do zastosowania - powiedział Gabriele Centi. - Zostało jeszcze wiele do zrobienia. Ale to interesujące, że inni uważają nasz projekt za wart umieszczenia na tej liście.

Partnerzy projektu są niewątpliwie zadowoleni z jego wyników, podobnie jak dr Monique Smaihi z Dyrekcji Generalnej ds. Badań Naukowych Komisji Europejskiej, specjalistka ds. naukowych odpowiedzialna za projekt ELCAT. - Partnerzy rozpoczynali badania od zera i napotkali na wiele problemów, których nie można było przewidzieć - powiedziała. - Konieczne są dalsze prace, bo nie wszystkie kwestie udało się rozwiązać, ale wyniki - zwłaszcza przy uwzględnieniu różnorodnych możliwości oferowanych przez tę technologię - są bardzo obiecujące - dodała na zakończenie.