Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter mellores resultados, recomendámosche que uses unha versión máis recente do teu navegador (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir a compatibilidade continua, mostramos o sitio sen estilos nin JavaScript.
Agora, nun artigo publicado na revista Joule, Ung Lee e os seus colegas informan dun estudo dunha planta piloto para hidroxenar dióxido de carbono para producir ácido fórmico (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j.Joule.2024.01).003;2024). Este estudo demostra a optimización de varios elementos clave do proceso de fabricación. A nivel de reactor, a consideración das propiedades clave do catalizador, como a eficiencia catalítica, a morfoloxía, a solubilidade en auga, a estabilidade térmica e a dispoñibilidade de recursos a grande escala, pode axudar a mellorar o rendemento do reactor e, ao mesmo tempo, manter baixas as cantidades de materia prima requiridas. Neste caso, os autores empregaron un catalizador de rutenio (Ru) soportado nunha estrutura mixta de bipiridil-tereftalonitrilo de triazina covalente (denominada Ru/bpyTNCTF). Optimizaron a selección de pares de aminas axeitados para unha captura e conversión eficientes de CO2, seleccionando N-metilpirrolidina (NMPI) como a amina reactiva para capturar CO2 e promover a reacción de hidroxenación para formar formiato, e N-butil-N-imidazol (NBIM) para que sirva como amina reactiva. Unha vez illada a amina, o formiato pódese illar para a produción posterior de FA mediante a formación dun transaduto. Ademais, melloraron as condicións de funcionamento do reactor en termos de temperatura, presión e relación H2/CO2 para maximizar a conversión de CO2. En termos de deseño do proceso, desenvolveron un dispositivo que consiste nun reactor de leito percolador e tres columnas de destilación continua. O bicarbonato residual elimínase por destilación na primeira columna; o NBIM prepárase formando un transaduto na segunda columna; o produto FA obtense na terceira columna; A escolla do material para o reactor e a torre tamén se considerou coidadosamente, seleccionándose aceiro inoxidable (SUS316L) para a maioría dos compoñentes e un material comercial a base de circonio (Zr702) para a terceira torre para reducir a corrosión do reactor debido á súa resistencia á corrosión do conxunto de combustible, e o custo é relativamente baixo.
Tras optimizar coidadosamente o proceso de produción (seleccionando a materia prima ideal, deseñando un reactor de leito percolador e tres columnas de destilación continua, seleccionando coidadosamente os materiais para o corpo da columna e o empaquetado interno para reducir a corrosión e axustando as condicións de funcionamento do reactor), os autores demostran que se construíu unha planta piloto cunha capacidade diaria de 10 kg de conxunto de combustible capaz de manter un funcionamento estable durante máis de 100 horas. Mediante unha análise coidadosa de viabilidade e do ciclo de vida, a planta piloto reduciu os custos nun 37 % e o potencial de quecemento global nun 42 % en comparación cos procesos tradicionais de produción de conxuntos de combustible. Ademais, a eficiencia global do proceso alcanza o 21 % e a súa eficiencia enerxética é comparable á dos vehículos de pilas de combustible alimentados por hidróxeno.
Qiao, M. Produción piloto de ácido fórmico a partir de dióxido de carbono hidroxenado. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2