Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per obtenir els millors resultats, us recomanem que utilitzeu una versió més recent del vostre navegador (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir una assistència contínua, mostrem el lloc web sense estils ni JavaScript.
Ara, escrivint a la revista Joule, Ung Lee i els seus col·legues publiquen un estudi d'una planta pilot per a la hidrogenació de diòxid de carboni per produir àcid fòrmic (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Aquest estudi demostra l'optimització de diversos elements clau del procés de fabricació. A nivell de reactor, la consideració de les propietats clau del catalitzador, com ara l'eficiència catalítica, la morfologia, la solubilitat en aigua, l'estabilitat tèrmica i la disponibilitat de recursos a gran escala, pot ajudar a millorar el rendiment del reactor alhora que manté baixes les quantitats de matèria primera necessàries. Aquí, els autors van utilitzar un catalitzador de ruteni (Ru) suportat sobre un marc mixt de bipiridil-tereftalonitril de triazina covalent (anomenat Ru/bpyTNCTF). Van optimitzar la selecció de parells d'amines adequats per a una captura i conversió eficients de CO2, seleccionant N-metilpirrolidina (NMPI) com a amina reactiva per capturar CO2 i promoure la reacció d'hidrogenació per formar formiat, i N-butil-N-imidazol (NBIM) per servir com a amina reactiva. Un cop aïllada l'amina, el formiat es pot aïllar per a la producció posterior d'FA mitjançant la formació d'un trans-adducte. A més, van millorar les condicions de funcionament del reactor pel que fa a temperatura, pressió i relació H2/CO2 per maximitzar la conversió de CO2. Pel que fa al disseny del procés, van desenvolupar un dispositiu que consisteix en un reactor de llit percolador i tres columnes de destil·lació contínua. El bicarbonat residual es destil·la a la primera columna; el NBIM es prepara formant un trans-adducte a la segona columna; el producte FA s'obté a la tercera columna; L'elecció del material per al reactor i la torre també es va considerar acuradament, seleccionant acer inoxidable (SUS316L) per a la majoria dels components i un material comercial a base de zirconi (Zr702) seleccionat per a la tercera torre per reduir la corrosió del reactor a causa de la seva resistència a la corrosió del conjunt de combustible, i el cost és relativament baix.
Després d'optimitzar acuradament el procés de producció (seleccionant la matèria primera ideal, dissenyant un reactor de llit percolador i tres columnes de destil·lació contínua, seleccionant acuradament els materials per al cos de la columna i l'embalatge intern per reduir la corrosió i ajustant les condicions de funcionament del reactor), els autors demostren que s'ha construït una planta pilot amb una capacitat diària de 10 kg de conjunt de combustible capaç de mantenir un funcionament estable durant més de 100 hores. Gràcies a una acurada anàlisi de viabilitat i del cicle de vida, la planta pilot va reduir els costos en un 37% i el potencial d'escalfament global en un 42% en comparació amb els processos tradicionals de producció de conjunts de combustible. A més, l'eficiència global del procés arriba al 21% i la seva eficiència energètica és comparable a la dels vehicles de piles de combustible alimentats per hidrogen.
Qiao, M. Producció pilot d'àcid fòrmic a partir de diòxid de carboni hidrogenat. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2