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不只是碳捕捉和封存,加拿大团队要利用二氧化碳来生产塑料

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【Technews科技新报】试着想像一下,如果我们不只是能捕捉二氧化碳并封存,而是能将它转换成有用的东西,例如塑料,这将会产生什么影响?

做为臭名昭彰的温室气体,如果能找到方式再利用二氧化碳,产生的影响可能是戏剧性的,而从多伦多大学 Ted Sargent 团队近日发布的研究来看,这种期望似乎又更加接近现实一些。

Phys.org 报导,这个加拿大团队运用加拿大光源(Canadian Light Source)单位的设备与开发的独有技术,已经精确地找到最有效将将二氧化碳(CO2)转化为乙烯(ethylene)的条件。

而乙烯便能再被用来制造聚乙烯(polyethylene),也就是全球年产量约 8,000 万吨、现今最普遍使用的塑料成分。

首席研究员 Phil De Luna 表示,由于这项实验几乎不可能曾在世界任何地方进行过,因此团队对于这项研究的结果感到非常兴奋。

据了解,这项研究的核心工作便是二氧化碳还原反应的过程,在催化剂的辅助下,透过电流和化学反应将 CO2 转化为其他化学物质。在这种反应中,许多金属都可以做为催化剂,像是金、银和锌(zinc)便能够生成一氧化碳,而锡(tin)和钯(paladium)可以生成甲酸,铜则是能产生乙烯。

De Luna 指出,铜是一种非常神奇的金属,因为它可以用来制造许多不同的化学物质,像是甲烷、乙烯或是乙醇,虽然要控制其制造是困难的,但铜正是团队想要的东西。

▲Phil De Luna (左)负责设计、合成并测试催化剂,进行电脑模拟运算; Rafael Quintero-Bermudez(右)则负责材料表征与数据分析。

透过催化剂的设计,团队能够最大程度的将乙烯生产量提高,同时将甲烷产量降至最低。运用 CLS 高级科学家 Tom Regier 开发的独特设备,研究人员能够实时研究整个二氧化碳还原反应过程中,铜催化剂的型态、形状以及化学环境。

研究的另一作者 Rafael Quintero-Bermudez 表示,类似这样的实时研究是前所未见的。“这种独特的测量方式,让团队能够探索许多与过程相关的研究问题,并能够讨论该如何改进整个过程。”

透过研究中确认乙烯生产最大化的精确条件,团队便能调整催化剂来达成目的,而在经过许多失败的尝试后,团队最终还是达成了他们要的关键成果。

团队认为,若是与碳捕获技术互相配合,虽然有些难以想像,但日常使用的塑料生产过程将能转为绿化,同时也能减少有害温室气体二氧化碳的存在情况。

这项研究已经公布在《自然》系列旗下最新冠名期刊《自然-催化》(Nature Catalysis)中。