Un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Singapur NUS ha desarrollado un dispositivo prototipo que imita la fotosíntesis natural para producir gas etileno utilizando solo luz solar, agua y dióxido de carbono. El nuevo método, que produce etileno a temperatura y presión ambiente utilizandoproductos químicos benignos, podrían ampliarse para proporcionar una alternativa más ecológica y sostenible al método actual de producción de etileno.
Este desarrollo dirigido por el Profesor Asistente Jason Yeo Boon Siang del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias NUS y el Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur SERIS se publicó por primera vez en la revista científica ACS Química e Ingeniería Sostenibles .
Desafíos de la producción actual de etileno
El etileno, que es el bloque de construcción del polietileno, es una importante materia prima química producida en grandes cantidades para la fabricación de plásticos, caucho y fibras. Más de 170 millones de toneladas de etileno se produjeron en todo el mundo solo en 2015, y se espera que la demanda mundial aumentesuperar los 220 millones de toneladas para 2020.
La producción industrial actual de etileno emplea el craqueo al vapor de combustibles fósiles entre 750 ° C y 950 ° C, que consume una gran cantidad de energía y ejerce presión sobre los recursos de combustible natural. El método actual también deja una importante huella de carbono, emitiendoalrededor de dos toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de etileno producido. Como tal, existe una creciente demanda de una forma más limpia y sostenible de producir etileno.
Adoptando fotosíntesis artificial
Reconociendo la necesidad de un método más ecológico, el Profesor Asistente Yeo y su equipo aprovecharon la energía renovable para producir etileno. El equipo diseñó por primera vez un catalizador de cobre en 2015 que podría generar etileno a partir de agua fácilmente disponible y dióxido de carbono cuando funciona conEste catalizador de cobre se introdujo posteriormente en un sistema de fotosíntesis artificial para convertir el dióxido de carbono y el agua en etileno utilizando solo energía solar. El dispositivo prototipo diseñado para llevar a cabo la reacción logró una eficiencia faradaica del 30% del etileno en función de la cantidad de electrones.generado a partir de la energía solar. La eficiencia energética general del solar al etileno también es comparable al nivel de eficiencia energética de la fotosíntesis natural de las plantas.
"La captura de carbono es un paso clave en la lucha contra el cambio climático impulsado por el hombre. Ha habido un aumento constante en la concentración atmosférica de dióxido de carbono, porque la tasa de emisiones de dióxido de carbono excede la de la captura de carbono. Esto se ha atribuido como uncausa principal del calentamiento global que conduce a cambios ambientales indeseables. Nuestro dispositivo no solo emplea una fuente de energía completamente renovable, sino que también convierte el dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero en algo útil. Esto podría cerrar el ciclo del carbono ", dijo el profesor Yeo.
El equipo también incorporó una batería en el dispositivo prototipo para lograr una producción estable y continua de etileno, un desafío clave en los sistemas de fotosíntesis artificial. La batería almacena el exceso de energía solar recolectada durante el día para alimentar el dispositivo por la noche o con poca luz,asegurando que las operaciones no se vean interrumpidas por la cantidad variable de luz solar durante todo el día.
La invención marca un hito importante en la realización de un sistema de fotosíntesis artificial escalable para la producción limpia y sostenible de moléculas orgánicas importantes como el etileno.
En adelante, el equipo continuará trabajando en su dispositivo para ampliar la producción de etileno, así como emplear sistemas similares para producir combustibles líquidos como el etanol y el propanol.
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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