UIC(University of Illinois Chicago)의 엔지니어들은 포획된 이산화탄소를 플라스틱 전구체 물질인 에틸렌으로 효율적으로 전환할 수 있는 장치를 개발했다. 재생에너지를 사용하여 실행할 때 이 기술은 플라스틱 생산에서 순 마이너스 배출을 만들 수 있다.
세계가 플라스틱에 의존하는 만큼 다재다능한 재료 는 생산 과정에서 방출되는 엄청난 양의 CO 2 를 시작으로 환경에 엄청난 피해를 준다 . 수년 동안 과학자들은 그래핀 양자점 또는 황을 먹는 박테리아 와 같은 것을 사용하여 포획된 CO2를 플라스틱의 주요 전구체 중 하나인 에틸렌과 같은 유용한 물질로 전환함으로써 이에 대응하는 방법을 실험해 왔다.
새로운 연구를 위해 UIC 팀은 변환을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 전기화학 전지를 설계했다. 챔버의 절반은 수성 용액으로 채워져 있고 나머지 절반은 기체 이산화탄소로 채워져 있다. 이들은 전류가 흐르는 3D구리 메쉬로 분리된다.
이 과정은 물 분자에서 전하를 띤 수소 원자를 다른 챔버로 끌어들인 다음 CO 2 내의 전하를 띤 탄소 원자와 결합하여 C 2 H 4 - 에틸렌을 형성한다. 팀은 이산화탄소의 거의 100%가 다른 방법보다 훨씬 높은 에틸렌으로 전환된다고 말한다. 공정 부산물에는 산소 및 기타 탄소 기반 연료가 포함된다.
일반적으로 에틸렌 생산은 생산된 에틸렌 1톤당 최대 1.5톤의 CO 2 를 방출하는 에너지 집약적 공정이다 . 그러나 팀은 재생 가능한 에너지원을 사용하여 새 시스템을 실행하면 배출하는 것보다 더 많은 CO2를 소비하는 플라스틱 생산을 만들 수 있다고 말한다.
이 연구의 수석 연구원인 Meenesh Singh는 "그것은 순 마이너스입니다."라고 말했다. "생산되는 에틸렌 1톤당 6톤의 CO 2 를 점원에서 가져오고 그렇지 않으면 대기로 방출될 것입니다."
에너지 효율 측면에서 이 공정은 태양 에너지의 약 10%를 탄소 생성물로, 약 4%를 에틸렌으로 변환한다. 별 것 아닌 것처럼 들릴지 모르지만, 연구팀은 전자가 현재의 최첨단 기술보다 5배 더 높고, 두 번째 수치는 자연 광합성과 거의 같다고 말한다.
이 연구는 Cell Reports Physical Science 저널에 게재되었다. 출처: 시카고 일리노이 대학교
