Χημικοί μηχανικοί του Πανεπιστημίου Monash ανέπτυξαν μια βιομηχανική διαδικασία για την παραγωγή οξικού οξέος που χρησιμοποιεί την περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα και έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει αρνητικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Το οξικό οξύ είναι μια σημαντική χημική ουσία που χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανικές διεργασίες και αποτελεί συστατικό του οικιακού ξυδιού, των χρωμάτων βινυλίου και ορισμένων κολλών. Η παγκόσμια βιομηχανική ζήτηση οξικού οξέος εκτιμάται σε 6,5 εκατομμύρια τόνους ετησίως.
Αυτή η πρώτη παγκοσμίως έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, δείχνει ότι το οξικό οξύ μπορεί να παραχθεί από το συλληφθέν CO2 με τη χρήση ενός οικονομικού στερεού καταλύτη που θα αντικαταστήσει τους υγρούς καταλύτες με βάση το ρόδιο ή το ιρίδιο που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Οι υγροί καταλύτες απαιτούν πρόσθετες διαδικασίες διαχωρισμού και καθαρισμού. Η χρήση ενός στερεού καταλύτη που παράγεται από μια μέθοδο παραγωγής που δεν απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία μειώνει επίσης τις εκπομπές.
Ο επικεφαλής ερευνητής αναπληρωτής καθηγητής Akshat Tanksale δήλωσε ότι η έρευνα θα μπορούσε να αποτελέσει μια ευρέως υιοθετούμενη πρακτική για τη βιομηχανία. “Το CO2 είναι σε υπερβολική αφθονία στην ατμόσφαιρα και αποτελεί την κύρια αιτία της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της κλιματικής αλλαγής. Ακόμη και αν σταματήσουμε σήμερα όλες τις βιομηχανικές εκπομπές, θα συνεχίσουμε να βλέπουμε αρνητικές επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη για τουλάχιστον χίλια χρόνια, καθώς η φύση εξισορροπεί σιγά-σιγά την περίσσεια CO2”, δήλωσε ο καθηγητής Tanksale.
“Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να αφαιρέσουμε ενεργά το CO2 από την ατμόσφαιρα και να το μετατρέψουμε σε προϊόντα που δεν απελευθερώνουν το συλληφθέν CO2 πίσω στην ατμόσφαιρα. Η ομάδα μας επικεντρώνεται στη δημιουργία μιας νέας μεθόδου βιομηχανικής σημασίας, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα που απαιτείται για την ενθάρρυνση των αρνητικών εκπομπών”.
Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε αρχικά μια κατηγορία υλικών που ονομάζεται μεταλλικό οργανικό πλαίσιο (MOF), το οποίο είναι μια εξαιρετικά κρυσταλλική ουσία που αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μονάδες ατόμων σιδήρου που συνδέονται με οργανικές γέφυρες.
Στη συνέχεια, θέρμαναν το MOF σε ελεγχόμενο περιβάλλον για να σπάσουν αυτές οι γέφυρες, επιτρέποντας στα άτομα σιδήρου να ενωθούν και να σχηματίσουν σωματίδια μεγέθους μερικών νανομέτρων.
Αυτά τα νανοσωματίδια σιδήρου είναι ενσωματωμένα σε ένα πορώδες στρώμα άνθρακα, καθιστώντας τα ιδιαίτερα δραστικά, ενώ παραμένουν σταθερά στις σκληρές συνθήκες αντίδρασης. Είναι η πρώτη φορά που αναφέρεται καταλύτης με βάση τον σίδηρο για την παραγωγή οξικού οξέος.
Από βιομηχανική άποψη, η νέα διαδικασία θα είναι πιο αποδοτική και οικονομικά αποδοτική. Από περιβαλλοντική άποψη, η έρευνα προσφέρει την ευκαιρία να βελτιωθούν σημαντικά οι τρέχουσες διαδικασίες παραγωγής που ρυπαίνουν το περιβάλλον.
Αυτό σημαίνει μια λύση για την επιβράδυνση ή ενδεχομένως την αντιστροφή της κλιματικής αλλαγής, ενώ παράλληλα θα προσφέρει οικονομικά οφέλη στη βιομηχανία από τις πωλήσεις προϊόντων οξικού οξέος.
Οι ερευνητές βρίσκονται επί του παρόντος στη διαδικασία ανάπτυξης της διαδικασίας για εμπορική αξιοποίηση σε συνεργασία με τους βιομηχανικούς εταίρους τους στο πλαίσιο του Ερευνητικού Κόμβου για την Αξιοποίηση και Ανακύκλωση του Άνθρακα του Συμβουλίου Έρευνας της Αυστραλίας (ARC).
