Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje rezultate preporučujemo korištenje novije verzije preglednika (ili isključivanje načina kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Sada, pišući u časopisu Joule, Ung Lee i kolege izvještavaju o studiji pilot postrojenja za hidrogeniranje ugljikovog dioksida za proizvodnju mravlje kiseline (K. Kim i sur., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Ova studija pokazuje optimizaciju nekoliko ključnih elemenata proizvodnog procesa. Na razini reaktora, razmatranje ključnih svojstava katalizatora kao što su katalitička učinkovitost, morfologija, topljivost u vodi, toplinska stabilnost i dostupnost resursa velikih razmjera može pomoći u poboljšanju performansi reaktora uz održavanje niskih potrebnih količina sirovina. Ovdje su autori koristili rutenijev (Ru) katalizator nanesenog na miješani kovalentni triazin bipiridil-tereftalonitrilni okvir (nazvan Ru/bpyTNCTF). Optimizirali su odabir prikladnih aminskih parova za učinkovito hvatanje i pretvorbu CO2, odabravši N-metilpirolidin (NMPI) kao reaktivni amin za hvatanje CO2 i poticanje reakcije hidrogenacije u stvaranje formata, te N-butil-N-imidazol (NBIM) kao reaktivni amin. Nakon izolacije amina, format se može izolirati za daljnju proizvodnju FA stvaranjem trans-adukta. Osim toga, poboljšali su radne uvjete reaktora u smislu temperature, tlaka i omjera H2/CO2 kako bi maksimizirali pretvorbu CO2. Što se tiče dizajna procesa, razvili su uređaj koji se sastoji od reaktora s kapanjem i tri kontinuirane destilacijske kolone. Preostali bikarbonat se destilira u prvoj koloni; NBIM se priprema stvaranjem trans-adukta u drugoj koloni; produkt FA se dobiva u trećoj koloni; Izbor materijala za reaktor i toranj također je pažljivo razmotren, pri čemu je za većinu komponenti odabran nehrđajući čelik (SUS316L), a za treći toranj komercijalni materijal na bazi cirkonija (Zr702) kako bi se smanjila korozija reaktora zbog njegove otpornosti na koroziju gorivnih sklopova, a trošak je relativno nizak.
Nakon pažljive optimizacije proizvodnog procesa - odabira idealne sirovine, projektiranja reaktora s kapanjem i triju kolona za kontinuiranu destilaciju, pažljivog odabira materijala za tijelo kolone i unutarnje pakiranje radi smanjenja korozije te finog podešavanja radnih uvjeta reaktora - autori demonstriraju da je izgrađeno pilot postrojenje s dnevnim kapacitetom od 10 kg gorivnih sklopova, sposobno održavati stabilan rad više od 100 sati. Pažljivom analizom izvedivosti i životnog ciklusa, pilot postrojenje smanjilo je troškove za 37% i potencijal globalnog zatopljenja za 42% u usporedbi s tradicionalnim procesima proizvodnje gorivnih sklopova. Osim toga, ukupna učinkovitost procesa doseže 21%, a njegova energetska učinkovitost usporediva je s učinkovitošću vozila na gorivne ćelije pogonjenih vodikom.
Qiao, M. Pilot-proizvodnja mravlje kiseline iz hidrogeniranog ugljikovog dioksida. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2