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Feb 15, 2024

에틸렌 생산을 위한 탄소 포집 전환의 획기적인 발견

일리노이 대학 시카고(UIC)의 Meenesh Singh이 이끄는 연구팀은 산업 배기가스에서 포집된 이산화탄소를 100% 에틸렌으로 전환하는 방법을 발견했습니다.

일리노이 대학 시카고(UIC)의 Meenesh Singh이 이끄는 연구팀은 산업 배기가스에서 포집된 이산화탄소를 100% 플라스틱 제품의 핵심 구성 요소인 에틸렌으로 전환하는 방법을 발견했습니다.

그들의 연구 결과가 출판되었습니다셀 보고서 물리학에서.

연구자들은 10년 넘게 이산화탄소를 에틸렌으로 전환할 수 있는 가능성을 탐구해 왔지만, UIC 팀의 접근 방식은 탄화수소를 생산하기 위해 이산화탄소를 거의 100% 활용한 최초의 접근 방식입니다. 그들의 시스템은 전기 분해를 사용하여 포집된 이산화탄소 가스를 고순도 에틸렌으로 변환하고, 다른 탄소 기반 연료와 산소를 부산물로 변환합니다.

이 공정은 최대 6미터톤의 이산화탄소를 1미터톤의 에틸렌으로 변환하여 포집된 거의 모든 이산화탄소를 재활용할 수 있습니다. 시스템은 전기로 작동하기 때문에 재생 에너지를 사용하면 프로세스를 탄소 음성으로 만들 수 있습니다.

Singh에 따르면 그의 팀의 접근 방식은 실제로 산업계의 총 이산화탄소 배출량을 줄임으로써 다른 탄소 포집 및 전환 기술의 순 탄소 제로 목표를 능가합니다. "그것은 순 부정적이다"라고 그는 말했다. “에틸렌 1톤이 생산될 때마다 점오염원에서 대기로 방출되는 CO2 6톤을 흡수하게 됩니다.”

이산화탄소를 에틸렌으로 전환하려는 이전의 시도는 이산화탄소 배출 스트림 내에서 에틸렌을 생산하는 반응기에 의존해 왔습니다. 이러한 경우 일반적으로 CO2 배출량의 10%만이 에틸렌으로 전환됩니다. 에틸렌은 나중에 종종 화석 연료와 관련된 에너지 집약적 공정을 통해 이산화탄소로부터 분리되어야 합니다.

UIC의 접근 방식에서는 전류가 셀을 통해 전달되며, 셀의 절반은 포집된 이산화탄소로 채워지고 나머지 절반은 수성 용액으로 채워집니다. 전기화된 촉매는 물 분자에서 전하를 띤 수소 원자를 막으로 분리된 장치의 나머지 절반으로 끌어당깁니다. 여기서 이 수소 원자는 이산화탄소 분자에서 전하를 띤 탄소 원자와 결합하여 에틸렌을 형성합니다.

전 세계적으로 제조된 화학물질 중에서 에틸렌은 암모니아와 시멘트에 이어 탄소 배출에서 3위를 차지합니다. 에틸렌은 포장, 농업, 자동차 산업용 플라스틱 제품을 만드는 데 사용될 뿐만 아니라 부동액, 의료용 살균제, 주택용 비닐 사이딩에 사용되는 화학 물질을 생산하는 데에도 사용됩니다.

에틸렌은 일반적으로 엄청난 양의 열이 필요한 증기 분해라는 공정에서 만들어집니다. 분해는 생성된 에틸렌 1톤당 약 1.5미터톤의 탄소 배출을 생성합니다. 평균적으로 제조업체는 매년 약 1억 6천만 톤의 에틸렌을 생산하며, 이로 인해 전 세계적으로 2억 6천만 톤 이상의 이산화탄소가 배출됩니다.

에틸렌 외에도 UIC 과학자들은 전기분해 방식을 통해 산업에 유용한 탄소가 풍부한 다른 제품을 생산할 수 있었습니다. 그들은 또한 매우 높은 태양 에너지 변환 효율을 달성하여 태양 전지 패널의 에너지 중 10%를 직접 탄소 제품 출력으로 변환했습니다. 이는 최첨단 기준인 2%를 훨씬 웃도는 수준이다. 그들이 생산한 모든 에틸렌의 태양 에너지 전환 효율은 약 4%였으며 이는 광합성과 거의 같은 비율이었습니다.

- 본 보도자료는 원래 일리노이대학교 시카고 캠퍼스 웹사이트에 게재된 것입니다.