211service.com
Ett mindre resurskrävande sätt att tillverka etanol
Idag är nästan allt etanolbränsle tillverkat av majs eller sockerrör, vilket kräver stora landområden och enorma mängder vatten och gödningsmedel. Forskare vid Stanford University har nu utvecklat en elektrokemisk process som kan vara mycket billigare och bättre för miljön.
Arbetet är fortfarande experimentellt, men det är betydelsefullt eftersom gruppen kunde syntetisera etanol och andra önskade produkter med så lite energiinsats. Aktivitetsnivåerna för CO som rapporteras här är oöverträffade och ett stort steg mot förverkligandet av ett praktiskt system för att omvandla CO till etanol, säger Clifford Kubiak , professor i kemi och biokemi vid University of California, San Diego.
Forskarna skapade en kopparbaserad katalysator som är mycket effektiv för att producera etanol och andra kolföreningar från kolmonoxid och vatten i en enkel kemisk reaktion. De säger processen, beskriven i en tidning publicerad i Natur på onsdag, skulle kunna drivas av förnybara källor av el, som sol och vind, och skulle vara ett alternativ till traditionell biobränsleproduktion.
Att tillverka etanol är normalt anmärkningsvärt energikrävande, vilket innebär att man samlar in och behandlar biomassa och sedan fermenterar sockret som finns i växtmaterialet. Stanford-papperet visar att det är möjligt att producera etanol direkt från vatten och avfallsgaser med hjälp av en elektrisk ström.
Du får samma bränsle, även om det i princip skulle kunna vara mycket effektivare eftersom du inte förlitar dig på biomassa, säger Matthew Kanan , en docent i kemi vid Stanford som var medförfattare till uppsatsen.
Forskarna föreställer sig en tvåstegsprocess där koldioxid först omvandlas till kolmonoxid med hjälp av antingen befintliga processer eller mer energieffektiva processer som för närvarande är under utveckling. Då skulle kolmonoxiden omvandlas till etanol eller andra kolbaserade föreningar elektrokemiskt.
Befintliga metoder för att omvandla kolmonoxid till bränsle är komplicerade och kräver mycket stora reaktorer och höga tryck. En elektrolysör, som använder en elektrisk ström för att driva en kemisk reaktion, kan göra det nödvändiga systemet mycket mindre, säger Joel Rosenthal , en biträdande professor vid University of Delaware. Detta skulle kunna göra det möjligt att miniatyrisera och distribuera etanolproduktion.
Man skulle till exempel kunna föreställa sig att en solpanel på taket producerar flytande bränsle lagrat i en tank lika stor som en varmvattenberedare. Det stora värdet av kemiska bränslen i allmänhet, och flytande bränslen i synnerhet, är att de har mycket, mycket högre energitäthet än typiska batteriteknologier, så du kan lagra mycket mer energi på ett mindre utrymme, säger Rosenthal.
Ib Chorkendorff , chefen för Catalysis for Sustainable Energy Research Centre vid Danmarks Tekniske Universitet, beskriver arbetet som ett viktigt steg mot målet att hitta en effektiv väg för att lagra el som kemisk energi.
Nyckeln till den nya katalysatorn är att förbereda kopparn på ett nytt sätt som förändrar dess molekylära struktur. Hittills har kopparkatalysatorer producerat ett brett utbud av kolbaserade föreningar, snarare än en önskad produkt, och krävde mycket energi.
Stanford-gruppen börjar med kopparmetall och genom att värma den i luft växer ett lager av kopparoxid på toppen. Sedan omvandlas det ytskiktet kemiskt tillbaka till metallisk koppar. I processen tar koppar en helt annan yta med mer aktiv yta för att den ska fungera som en katalysator.
Det kommer att ta år att veta om en enhet baserad på denna kemi skulle vara kommersiellt gångbar. Men om den fulländas kan den ge ett ekonomiskt incitament för att avlägsna koldioxid från atmosfären.