Catalyst riduce le fasi di cattura e conversione di CO2 / Catalyst cuts steps in capture and conversion of CO2

Catalyst riduce le fasi di cattura e conversione di CO2 / Catalyst cuts steps in capture and conversion of CO2

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un ingegnere chimico ha ricevuto finanziamenti per sviluppare ulteriormente un catalizzatore che cattura e converte l'anidride carbonica in prodotti preziosi in un unico passaggio.

Mohammad Asadi, assistente professore di ingegneria chimica dell'Illinois Institute of Technology, ha ricevuto 1,9 milioni di dollari dall'Agenzia per i  progetti di ricerca avanzata — Energia  (ARPA-E) per aumentare il suo processo. 

"Una volta catturata l'anidride carbonica, possiamo convertirla in altri prodotti a base di carbonio, come l'etanolo, che è la principale sostanza chimica alla base di molti disinfettanti", ha affermato Asadi in una nota. “Ha un mercato da miliardi di dollari. È una di quelle sostanze chimiche chiave utilizzate in moltissimi processi ed applicazioni".

Il processo è incentrato su un catalizzatore sviluppato da Asadi. Ha anche ricevuto $ 546.868 dalla National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti per indagare ulteriormente sulla scienza alla base del funzionamento del catalizzatore, con l'obiettivo di ottimizzarne l'efficacia ed esplorare se l'utilizzo della stessa tecnica può migliorare altri processi elettrocatalitici comuni.

I processi esistenti catturano e convertono l'anidride carbonica in fasi separate, ma il catalizzatore di Asadi sviluppa questa idea facilitando la cattura e la conversione in una fase, il che riduce la complessità ed il costo del processo.

“Possiamo sostanzialmente eliminare tutti i costi solitamente associati al processo di cattura, che include il trasporto e lo stoccaggio dell'anidride carbonica prima che venga convertita. Ci aspettiamo che riduca il costo del processo dal prezzo attuale di $ 60 a $ 100 per tonnellata a $ 40 per tonnellata o meno", ha affermato Asadi. 

Il catalizzatore converte l'anidride carbonica in carburante

Mentre i catalizzatori tradizionali per questo processo utilizzano metalli costosi come l'oro, il catalizzatore di Asadi utilizza metalli di transizione a basso costo, modificati con un composto organico che migliora la reazione. 

“Utilizziamo un catalizzatore multimateriale molto sofisticato con elementi sia metallici che non metallici e con un materiale organico chiamato ligando. Rende la struttura della superficie del catalizzatore molto sofisticata, l'assorbimento di anidride carbonica molto spontaneo e l'accoppiamento carbonio-carbonio veloce, a bassa energia ed efficiente", ha affermato Asadi.

Avendo dimostrato che si comporta  eccezionalmente bene in laboratorio , con elevate velocità di reazione ed efficienza, si dice che Asadi sia pronto ad affrontare il processo di scalabilità.

"Ci sono alcune sfide ingegneristiche coinvolte ed utilizzeremo un gruppo di ricerca interdisciplinare per rendere il processo economicamente fattibile", ha affermato Asadi. “L'idea è di rendere il processo sintonizzabile con i diversi tipi di sorgenti puntiformi che entrano come sorgente di anidride carbonica, come sorgenti con diverse percentuali di anidride carbonica o se l'anidride carbonica è miscelata con impurità come nel caso dei fumi. "

Negli studi fino ad ora, Asadi ha scoperto che il catalizzatore è altamente selettivo per l'anidride carbonica ed in grado di estrarla senza introdurre impurità. Ciò è utile per creare un prodotto finale di etanolo di elevata purezza, mentre le versioni attuali di questo processo devono richiedere tempo, denaro ed energia per purificare l'etanolo in un passaggio aggiuntivo.  

ENGLISH

A chemical engineer has received funding to further develop a catalyst that captures and converts carbon dioxide into valuable products in a single step.

Illinois Institute of Technology Assistant Professor of Chemical Engineering Mohammad Asadi has received $1.9m from the Advanced Research Projects Agency—Energy (ARPA-E) to scale up his process. 

“Once we capture the carbon dioxide, we can convert it to other carbon-based products, such as ethanol, which is the main chemical behind many disinfectants,” Asadi said in a statement. “It has a billion-dollar market. It’s one of those key chemicals used in many, many processes and applications.”

The process is centred on a catalyst developed by Asadi developed. He has also received $546,868 from the US National Science Foundation (NSF) to further investigate the science behind how the catalyst works, with the aim of optimising its effectiveness and exploring whether utilising the same technique may improve other common electrocatalytic processes.

Existing processes capture and convert carbon dioxide in separate steps, but Asadi’s catalyst develops this idea by facilitating the capture and conversion in one step, which reduces the complexity and cost of the process.

“We can basically eliminate all the costs usually associated with the capturing process, which includes transporting and storing the carbon dioxide before it gets converted. We expect it to reduce the cost of the process from the current price of $60 to $100 per ton to $40 per ton or less,” said Asadi. 

Catalyst converts carbon dioxide into fuel

While traditional catalysts for this process use costly metals such as gold, Asadi’s catalyst utilises low-cost transition metals, modified with an organic compound that enhances the reaction. 

“We use a very sophisticated multi-material catalyst with both metal and non-metal elements and with an organic material called a ligand. It makes the structure of the surface of the catalyst very sophisticated, carbon dioxide absorption very spontaneous, and carbon-carbon coupling fast, low energy, and efficient,” said Asadi.

Having shown it performs exceptionally well in the lab, with high reaction rates and efficiency, Asadi is said to be ready to take on scaling up the process.

“There are some engineering challenges involved, and we will use an interdisciplinary research team in order to make the process economically feasible,” said Asadi. “The idea is to make the process tuneable with the different types of point sources coming in as the carbon dioxide source, such as sources with different percentages of carbon dioxide or if the carbon dioxide is mixed with impurities as is the case with flue gas.”

In studies so far, Asadi has found that the catalyst is highly selective for carbon dioxide and able to extract it without introducing impurities. This is useful for creating a high-purity ethanol end product, whereas current versions of this process have to take time, money, and energy to purify ethanol in an additional step.  

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/catalyst-cuts-steps-in-capture-and-conversion-of-co2