地球の生態系は人間によって驚くべき速さで変化しており、世界人口が拡大し続け、限られた天然資源が枯渇するにつれ、悪化するでしょう。これらの現実は保証されています — 程度のみが議論されています.
持続可能な (非石油) 化学原料、燃料、および製造への移行は、地球の生態系の自然なバランスを回復する上で不可欠な部分です。しかし、これは技術的にも経済的にも、世間の認識という点でも困難な作業です。この不均衡を示す指標の 1 つは、二酸化炭素 (CO2 ) 大気中。 1960 年から 30% 増加し、過去最高の 410 ppm に達しました。その結果、地球の気温が上昇し、不安定な気候イベントが洪水や極端な暴風雨で都市を危険にさらしました。したがって、CO2 を削減する方法を見つけることが緊急かつ重要です。
この問題に対処するため、各国政府は CO2 の削減を約束しています その他の温室効果ガス排出量 (米国の場合、この目標は 2020 年までに 17%、2050 年までに 80% でした)。ただし、スタンフォードの科学者によると、「CO2 の削減 排出量は地球温暖化を抑制するのに十分ではないかもしれません。」これは、排出量の抑制に加えて、しなければならないことを意味します COを積極的に除去 2 大気中から .
CO
- 従来は化石由来のガソリン、天然ガス、化学薬品、ポリマーを生産するための再生可能な代替手段を提供します。
- 製品の商品化から収益を生み出し、捕獲の費用をカバーします。そして
- 太陽光や風力などの断続的な再生可能エネルギー源からのエネルギーを化学結合で貯蔵するために使用できます。
これらの利点はすべて、電気化学 CO と呼ばれるプロセスによって実現できます。 2 削減 .理想的には再生可能資源からの触媒と電気を使用して、水と CO2 の結合 新しい有機分子を形成するために再配置することができます。電気化学的CO2ですが 削減は何十年も前から知られていましたが、その電力効率と製品の選択性は限られていました.
研究者は、このプロセスを使用して、一酸化炭素、メタノール、エタノール、メタン、およびエチレンを比較的高い収率で生成できることを実証しました。残念なことに、これらの製品は商業的価値が低く、製造するのにエネルギー効率が悪く、その結果、商業規模では実現不可能な高い製造コストが発生します。しかし、ラトガース大学から新たに発表された研究では、新しい電極触媒ファミリーの発見について説明しています。 — 導電性があり、吸着物の化学結合を再構成できる材料 — 高いエネルギー変換効率で、本質的により価値の高い高分子量の生成物を生成し、電気化学的 CO
有機化合物の世界では、炭素鎖が長いほど価値が高くなります。以前は水素発生能力で知られていたリン化ニッケル触媒は、炭素数 3 および 4 の分子を選択的に生成したり、より長いポリマーを生成するための中間体として使用したりできます。これらの電極触媒は、CO2 を変換できる、酵素以外の最初のクラスの材料です。 C3へ そしてC4> 99% の電気効率で水性媒体中の製品。メチルグリオキサールと 2,3-フランジオールの 2 つの製品は、生分解性プラスチック、接着剤、医薬品の前駆体として利用できます。 .効率が高いだけでなく、リン化ニッケルは安価で豊富で、触媒の寿命が長い (これは産業での使用を成功させるための鍵です)。これらの非常に活性な電極触媒の発見は、CO2 の突破口となります 削減研究と産業規模の CO2 への道を開く可能性があります 高価値の化学原料および製品への変換。
大気中の CO2 の上昇による悪影響 海水温の上昇や極端な気象現象ですでに観測されているレベルは、CO2 を除去する必要性が高まっていることを強調しています。 雰囲気から。この研究は、再生可能エネルギー源を使用して価値のある製品を作りながら、化石炭素資源を置き換えることによって、地球規模の二酸化炭素レベルを持続的に逆転させることができるという新たな楽観論を提供しています。スケーラブルな電気化学的 CO2 を達成するには、いくつかの工学的課題に対処する必要がありますが、 削減プロセスにより、未来はずっと明るく見えます。
これらの調査結果は、Selective CO2 というタイトルの記事で説明されています。 C3 に削減 そしてC4 10 mV という低い過電圧でのリン化ニッケル上のオキシ炭化水素、Energy &Environmental Science 誌に最近掲載されました。
この作業は Karin U.D. Calvinho、 Anders B. Laursen、 Kyra M. K. Yap、 Timothy A. Goetjen、 Shinjae Hwang、 Nagarajan Murali、 Bryan Mejia-Sosa、 Alexander Lubarski、 Krishani M. Teeluck、 Eugene S. Hall、 Eric Garfunkel、ニュージャージー州立大学ラトガース校のマーサ グリーンブラット、G. チャールズ ディスミュークス
