Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS. Pentru cele mai bune rezultate, vă recomandăm să utilizați o versiune mai nouă a browserului dvs. (sau să dezactivați modul de compatibilitate în Internet Explorer). Între timp, pentru a asigura asistență continuă, afișăm site-ul fără stiluri sau JavaScript.
Acum, scriind în revista Joule, Ung Lee și colegii săi prezintă un studiu al unei instalații pilot pentru hidrogenarea dioxidului de carbon pentru a produce acid formic (K. Kim și colab., Joule https://doi.org/10.1016/j.Joule.2024.01).003;2024). Acest studiu demonstrează optimizarea mai multor elemente cheie ale procesului de fabricație. La nivel de reactor, luarea în considerare a proprietăților cheie ale catalizatorului, cum ar fi eficiența catalitică, morfologia, solubilitatea în apă, stabilitatea termică și disponibilitatea resurselor la scară largă, poate ajuta la îmbunătățirea performanței reactorului, menținând în același timp cantitățile necesare de materie primă la un nivel scăzut. Aici, autorii au utilizat un catalizator de ruteniu (Ru) susținut pe o structură mixtă de bipiridil-tereftalonitril triazinic covalent (denumită Ru/bpyTNCTF). Aceștia au optimizat selecția perechilor de amine adecvate pentru captarea și conversia eficientă a CO2, selectând N-metilpirolidina (NMPI) ca amină reactivă pentru captarea CO2 și promovarea reacției de hidrogenare pentru a forma formiat și N-butil-N-imidazolul (NBIM) pentru a servi ca amină reactivă. După izolarea aminei, formiatul poate fi izolat pentru producerea ulterioară de FA prin formarea unui trans-aduct. În plus, au îmbunătățit condițiile de funcționare ale reactorului în ceea ce privește temperatura, presiunea și raportul H2/CO2 pentru a maximiza conversia CO2. În ceea ce privește proiectarea procesului, au dezvoltat un dispozitiv format dintr-un reactor cu pat picurator și trei coloane de distilare continuă. Bicarbonatul rezidual este distilat în prima coloană; NBIM este preparat prin formarea unui trans-aduct în a doua coloană; produsul FA este obținut în a treia coloană; Alegerea materialului pentru reactor și turn a fost, de asemenea, atent analizată, oțelul inoxidabil (SUS316L) fiind selectat pentru majoritatea componentelor, iar pentru al treilea turn a fost selectat un material comercial pe bază de zirconiu (Zr702), pentru a reduce coroziunea reactorului datorită rezistenței sale la coroziunea ansamblului combustibil, iar costul este relativ scăzut.
După optimizarea atentă a procesului de producție – selectarea materiei prime ideale, proiectarea unui reactor cu pat percolator și a trei coloane de distilare continuă, selectarea atentă a materialelor pentru corpul coloanei și umplutura internă pentru a reduce coroziunea și reglarea fină a condițiilor de funcționare ale reactorului – autorii demonstrează că a fost construită o instalație pilot cu o capacitate zilnică de 10 kg de ansamblu combustibil, capabilă să mențină o funcționare stabilă timp de peste 100 de ore. Printr-o analiză atentă a fezabilității și a ciclului de viață, instalația pilot a redus costurile cu 37% și potențialul de încălzire globală cu 42% în comparație cu procesele tradiționale de producție a ansamblurilor combustibile. În plus, eficiența generală a procesului ajunge la 21%, iar eficiența sa energetică este comparabilă cu cea a vehiculelor cu pile de combustie alimentate cu hidrogen.
Qiao, M. Producție pilot de acid formic din dioxid de carbon hidrogenat. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2