Satu kajian baru dari Rostock Leibniz Institute for Catalysis meneroka penggunaan karbon dioksida (CO2) sebagai bahan mentah untuk sintesis kimia. Dengan secara pemangkin mengaktifkan ikatan karbon-oksigen dalam CO2 melalui penghidrogenan, penyelidik berharap untuk menggantikan petroleum sebagai asas bahan mentah dan mengubah gas buangan yang bermasalah menjadi sebatian hidrokarbon yang berharga.
Cabarannya terletak pada menyesuaikan proses untuk keadaan turun naik, termasuk bekalan tenaga dan bahan tindak balas yang berbeza-beza. Ini penting untuk menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga solar dan angin, yang tidak tersedia secara konsisten. Profesor Angelika Brückner dan Profesor Evgenii Kondratenko mengetuai kumpulan penyelidikan yang membangunkan pemangkin untuk penghidrogenan CO2 di bawah keadaan yang berubah-ubah.
Untuk mengaktifkan CO2, para penyelidik mengubah suai kaedah sintesis Fischer-Tropsch, yang secara tradisinya menggunakan karbon monoksida (CO). Mereka menggantikan CO toksik dengan CO2 dan menggunakan mangkin besi. Dengan memerhatikan tingkah laku pemangkin menggunakan teknik operando-spektroskopik khusus, para penyelidik mendapati bahawa pemangkin mengalami perubahan fasa dan spesies di bawah keadaan turun naik.
Satu fasa penting dalam penghidrogenan CO2 ialah pembentukan karbida besi pada permukaan mangkin. Para penyelidik menemui cara untuk menstabilkan fasa karbida ini dan mengelakkan fasa yang mengganggu, seperti menggunakan oksalat besi sebagai bahan pemangkin dan bukannya oksida besi. Mereka juga menangani penurunan aktiviti pemangkin besi yang disebabkan oleh perantaraan yang bertukar kepada kok dan mendapan sebagai lapisan di permukaan.
Matlamat utama adalah untuk mewujudkan proses yang boleh menukar karbon dioksida kepada hidrokarbon berharga tepat di mana ia dipancarkan, dengan berkesan menggunakannya sebagai bahan mentah. Proses ini sejajar dengan prinsip kimia hijau dan ekonomi bulat dan boleh memberi manfaat terutamanya dalam industri dengan pelepasan CO2 yang tinggi, seperti simen, besi dan keluli, dan pengeluaran kimia.
Sumber:
Journal of Catalysis (2023). DOI: 10.1016/j.jcat.2023.07.012
Pemangkinan Sains & Teknologi (2023). DOI: 10.1039/D3CY00143A
ACS Catalysis (2023). DOI: 10.1021/acscatal.3c01340
Leibniz-Institut für Katalyse