Naukowcy z Uniwersytetu w Sydney są pionierami metody ograniczania emisji przemysłowych poprzez wykorzystanie ciekłych metali do bardziej energooszczędnych reakcji chemicznych, potencjalnie zmieniając produkcję chemiczną. Ciekły gal na szalce Petriego. Źródło: Uniwersytet w Sydney/Philip Ritchie
Naukowcy sugerują metody ograniczenia rosnących emisji przemysłowych, zwiększając zrównoważony charakter wytwarzania produktów codziennego użytku.
Naukowcy z Uniwersytetu w Sydney zaproponowali nowatorską metodę ograniczenia emisji przemysłowych. Ich podejście wykorzystuje „inteligencję atomową” ciekłych metali, aby ułatwić bardziej ekologiczne i zrównoważone reakcje chemiczne.
Pomimo światowych wysiłków na rzecz energii odnawialnej i elektryfikacji, produkcja chemiczna odpowiada za około 10–15 procent całkowitej emisji gazów cieplarnianych. Ponad 10 procent całkowitej energii na świecie zużywane jest w fabrykach chemicznych, a liczba ta rośnie.
Wynika to z dużej ilości energii potrzebnej do wywołania reakcji chemicznych stosowanych do wytworzenia różnych produktów. Opublikowane w Naukabadacze opracowali plan działania pokazujący, jak można przekształcić przetwarzanie chemiczne poprzez zmianę charakteru zachodzących reakcji.
Rola reakcji chemicznych w nowoczesnych produktach
Dyrektor Szkoły Inżynierii Chemicznej, profesor Kourosh Kalantar-Zadeh, który kierował badaniami, powiedział: „Ludzie często zapominają, że reakcje chemiczne leżą u podstaw wszystkiego, co mamy i czego używamy; prawie wszystkie nowoczesne produkty powstają w wyniku jakiejś reakcji chemicznej. Od wysokiej jakości tworzyw sztucznych do narzędzi medycznych po amoniak dla rolnictwa – obecny proces ich powstawania wymaga znacznych ilości energii, co prowadzi do rosnącej emisji gazów cieplarnianych.
Potencjalne są liczne reakcje chemiczne, w tym związane z produkcją zielonego wodoru, syntezą substancji chemicznych o określonej strukturze, takich jak polimery stosowane w produktach gospodarstwa domowego, oraz rozkładem różnych materiałów, takich jak mikroplastiki i substancje trwałe, w tym substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS). cele wymagające ulepszeń przy użyciu ciekłych metali.
Umieszczenie ciekłego galu na szalce Petriego za pomocą strzykawki. Źródło: Uniwersytet w Sydney/Philip Ritchie
„Wykorzystywanie ciekłych metali w reakcjach chemicznych to wciąż bardzo nowa koncepcja; większość reakcji chemicznych nadal opiera się na procesach trwających od kilkudziesięciu lat. Wykorzystanie „inteligencji atomowej” metali w postaci płynnej do napędzania reakcji pozostaje w dużej mierze niezbadane, ale kryje w sobie ogromny potencjał zmiany przyszłości przemysłu chemicznego” – stwierdził profesor Kalantar-Zadeh.
W zeszłym roku jego zespół przetestował technikę wykorzystującą ciekłe metale, która, jak ma nadzieję, zastąpi energochłonne procesy inżynierii chemicznej wykorzystujące stałe katalizatory – stałe metale lub związki wywołujące reakcje chemiczne – do tworzenia szeregu produktów, w tym tworzyw sztucznych, nawozów, paliw i surowców. Jego zespół niedawno zademonstrował możliwość wykorzystania ciekłych stopów metali pochodzących z wielu metali produkcja wodoru.
Podejście zespołu oznacza, że reakcje chemiczne można wywołać w niższych temperaturach, w przeciwieństwie do obecnych technik, które wymagają podgrzania metali do kilku tysięcy stopni Celsjusza. Zamiast tego ciekłe metale rozpuszczają metale katalityczne – metale powodujące reakcje – takie jak cyna, miedź, srebro i nikiel w niskich temperaturach, tworząc stopy, które sprzyjają reakcjom chemicznym przy niskiej energii.
Odniesienie: „Inteligencja atomowa ciekłych metali” autorstwa Kourosha Kalantara-Zadeha, Torbena Daeneke i Junmy Tang, 25 lipca 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adn5871
Badanie zostało sfinansowane przez stypendium Australijskiej Rady ds. Badań Naukowych.
