Krympning Af Carbon Footprint Af En Meget Brugt Kemikalie

{h1}

Forskere udvikler en revolutionerende måde at fjerne kulstofbiproduktet af ethylenoxid - et kemikalie, der anvendes i mange daglige produkter.

Dette bag scenerne blev leveret til WordsSideKick.com i samarbejde med National Science Foundation.

Næsten alle i live på planeten har drukket af, sat på, slidt, vasket op eller kørt i noget fremstillet af ethylenoxid. Det skyldes, at alle slags husholdningsartikler er lavet af denne vigtige byggesten, heriblandt plast sodavand, polyesterfibre, vaskemidler og frostvæske. Ethylenoxid, eller EO for kort, har et stort marked - et kæmpe marked på 30 milliarder dollar pr. År - der ikke er tegn på at falde.

I årenes løb er metoder til fremstilling af EO forbedret betydeligt. Den nuværende proces til fremstilling af EO udlægger dog hvert år omkring 3,4 mio. Tons kuldioxid, mere end de fleste andre fremstillede kemikalier og omtrent de samme emissioner forårsaget af 900.000 biler årligt.

I 2007 blev Daryle Busch fra University of Kansas (KU) Center for Environmental Beneficial Catalysis (CEBC) sammen med CEBC-direktør Bala Subramaniam for at designe en grønnere ethylenoxidproces med hjælp fra postdoktorale forsker Hyun-Jin Lee og kemiteknik Ph.d.-kandidat Madhav Ghanta. "Vi vidste, at det ikke ville være nemt at fjerne kuldioxidbiproduktet," sagde Busch, en fremtrædende professor emeritus for kemi ved KU. "Men det var en mulighed for at gøre en enorm forskel."

Bala Subramaniam (venstre) og Daryle Busch (højre) ved University of Kansas Center for Miljømæssig Fordelskatalyse leder et team af forskere til at udvikle en renere, sikrere og billigere teknologi til fremstilling af ethylenoxid.

Bala Subramaniam (venstre) og Daryle Busch (højre) ved University of Kansas Center for Miljømæssig Fordelskatalyse leder et team af forskere til at udvikle en renere, sikrere og billigere teknologi til fremstilling af ethylenoxid.

Kredit: Claudia Bode, University of Kansas

Ingen brænding

Forskergruppen udvikler en revolutionerende ny måde at gøre EO ved hjælp af hydrogenperoxid som oxidant i stedet for den sædvanlige iltgas.

Det er ikke overraskende, at blanding af iltgas med stærkt brandfarlig ethylen ved høje temperaturer kan føre til uønsket forbrænding og endda risiko for eksplosion. Alligevel er det sådan, hvordan EO er lavet.

I modsætning hertil opløses den nye CEBC-teknologi ethylen i en flydende blanding af methanol, hydrogenperoxid og en katalysator ved tæt på omgivelsestemperaturer. Denne metode er mere effektiv. Det eliminerer fuldstændigt brændingen af ​​ethylen og EO, der typisk forekommer i den konventionelle proces. Ingen brænding betyder intet CO2-biprodukt.

"Vores nye teknologi har potentiale til at spare 2 milliarder dollars kemikalier fra at gå op i røg hvert år," sagde Subramaniam.

Holdet havde også brug for en katalysator, der kunne hjælpe med at overføre et oxygenatom fra hydrogenperoxid til ethylen. Overraskende fandt de, at methyltrioxorhenium, der var blevet studeret i årevis i andre applikationer, kunne gøre jobbet. Det virker så godt, at mere end 99 procent af ethylenmolekylerne omdannes til EO uden nedbrydning af hydrogenperoxid.

En ethylenoxidteknologi, der udvikles ved University of Kansas Center for Miljømæssig Fordelskatalyse eliminerer problemet med kulstofemissioner fra produktionen af ​​ethylenoxid.

En ethylenoxidteknologi, der udvikles ved University of Kansas Center for Miljømæssig Fordelskatalyse eliminerer problemet med kulstofemissioner fra produktionen af ​​ethylenoxid.

Kredit: Claudia Bode, University of Kansas

I 2010 anerkendte American Chemical Society Green Chemistry Institute den nye ethylenoxidproces ved at tildele Ghanta en af ​​to Kenneth G. Hancock Memorial Student Awards.

Diagram sammenligner ny proces til fremstilling af ethylenoxid til konventionel proces. Den nye proces eliminerer affaldsmæssig forbrænding af foder og produkt. Ingen brænding betyder intet kuldioxid biprodukt.

Diagram sammenligner ny proces til fremstilling af ethylenoxid til konventionel proces. Den nye proces eliminerer affaldsmæssig forbrænding af foder og produkt. Ingen brænding betyder intet kuldioxid biprodukt.

Kredit: Claudia Bode, University of Kansas

Hvor meget koster det?

Den patenterede teknologi tilbyder en renere alternativ proces til fremstilling af en væsentlig råvarekemikalie. Men denne grønnere tilgang skal være dyrere, ikke? Ikke nødvendigvis.

"Vi brugte state-of-the-art værktøjer til at estimere omkostningerne ved den nye proces og fandt, at økonomien er på niveau med den konventionelle proces," sagde Subramaniam.

Med finansiering fra National Science Foundation Accelerating Innovation Research-programmet søger Subramaniams team nu måder at yderligere reducere fremstillingsomkostningerne til den nye teknologi. De kan reducere omkostningerne med ca. 17 procent, hvis de kan overvinde tre barrierer. For det første skal de demonstrere, at de selektivt kan oxidere ethylen fra et billigere blandet ethylen / ethan råmateriale. Hvis det er tilfældet, kan de spare omkring 10 procent af omkostningerne ved at eliminere behovet for renset ethylen. De estimerer også 5 procent besparelser ved at forbedre peroxid effektivitet og 2 procent besparelser ved at finde en billigere og mere holdbar katalysator.

"Disse fremskridt vil sandsynligvis gøre vores romanteknologi meget attraktiv for kemiske virksomheder, især de virksomheder i USA, der søger at udnytte rigelige naturgasråmaterialer," siger Subramaniam.

Mens forskerne oprindeligt målrettede EO for at reducere sit superstore carbon footprint, ser det ud som om deres nye teknologi også kunne give økonomiske fordele.

Redaktørens note: Forskerne, der er afbildet i artiklerne bag scener, er blevet støttet af National Science Foundation, det føderale agentur belastet med finansiering af grundlæggende forskning og uddannelse på tværs af alle områder inden for videnskab og teknik. Eventuelle udtalelser, konklusioner og konklusioner eller anbefalinger udtrykt i dette materiale er forfatterens og afspejler ikke nødvendigvis Nationale Videnskabsstiftelsens synspunkter. Se Bag scener arkivet.


Video Supplement: The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com