Termokatalitska hidrogenacija CO2 v in C2+ alkohole
Raziskovalci dr. Andrii Kostyniuk, dr. Stanislav Yakushkin in dr. Blaž Likozar z Odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo (D13) so razvili nov katalitski sistem, ki omogoča pretvorbo ogljikovega dioksida (CO₂) v dragocene kemikalije, kot so etanol in višji alkoholi. Raziskava predstavlja obetaven pristop za pretvorbo toplogrednih plinov v uporabna goriva in kemijske surovine ter odpira nove možnosti za trajnostno izrabo CO₂.
V raziskavi so znanstveniki razvili katalizator na osnovi kovin Cu–Zn–Fe, ki so ga modificirali z različnimi količinami rubidija. Najboljše rezultate je pokazal katalizator s 4 % Rb, ki je pri hidrogenaciji CO₂ v pretočnem reaktorju dosegel izjemno katalitsko učinkovitost. Pri optimalnih pogojih reakcije (300 °C in 20 bar) je katalizator dosegel hitrost tvorbe etanola 4,4 mmol g⁻¹ h⁻¹ in do 48,8 % selektivnost etanola v plinski fazi. V kondenzirani tekoči frakciji je selektivnost višjih alkoholov (C₂+OH) dosegla kar 85,3 %. Izboljšana učinkovitost je posledica sinergističnega delovanja rubidija z aktivnimi mesti v strukturi Cu–Zn–Fe. Rubidij spremeni elektronske lastnosti katalizatorja, izboljša aktivacijo CO₂ in spodbuja reakcije tvorbe vezi C–C, ki omogočajo nastanek alkoholov z več ogljiki, kot sta etanol in propanol. Hkrati katalizator zavira neželene stranske reakcije, kot sta tvorba metana ali metanola.
Rezultati raziskave kažejo, da katalizatorji CuZnFe, dopirani z rubidijem, predstavljajo obetavno strategijo za trajnostno izrabo CO₂. Učinkovita pretvorba ogljikovega dioksida v etanol in višje alkohole bi lahko prispevala k zmanjševanju emisij toplogrednih plinov ter hkrati omogočila proizvodnjo obnovljivih goriv in kemijskih surovin. Nadaljnje raziskave bodo usmerjene v izboljšanje stabilnosti katalizatorja in morebitni prenos tehnologije na industrijsko raven.
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495626000173
Kontakt: dr. Andrii Kostyniuk, andrii.kostyniuk(at)ki.si