Neuer Katalysator öffnet die Tür zu einer effizienteren, umweltfreundlicheren Ethylenproduktion
Entdeckung könnte Ethylenproduktionskosten drastisch senken
Ein Forschungsteam unter der Leitung der North Carolina State University hat einen neuen Katalysator entwickelt, der Ethan effizienter in Ethylen umwandeln kann, das in einer Vielzahl von Herstellungsverfahren verwendet wird. Die Entdeckung könnte in einem Umwandlungsprozess genutzt werden, um die Ethylenproduktionskosten drastisch zu senken und die damit verbundenen Kohlendioxidemissionen um bis zu 87% zu reduzieren.
Reaktionswege für die oxidative Dehydrierung von Ethan, die durch den mit geschmolzenem Carbonat umhüllten, modifizierten Perowskit-Redox-Katalysator erleichtert wird.
Fanxing Li, NC State University
"Unser Labor hat zuvor eine Technik zur Umwandlung von Ethan in Ethylen vorgeschlagen, und dieser neue Redox-Katalysator macht diese Technik energieeffizienter und kostengünstiger und reduziert gleichzeitig die Treibhausgasemissionen", sagt Yunfei Gao, ein Postdoc-Stipendiat am NC State und Hauptautor einer Arbeit über diese Arbeit. "Ethylen ist unter anderem ein wichtiges Ausgangsmaterial für die Kunststoffindustrie, so dass diese Arbeit erhebliche wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen haben könnte".
"Ethan ist ein Nebenprodukt der Schiefergasproduktion, und die verbesserte Effizienz unseres neuen Katalysators macht es möglich, dass Energiegewinnungsvorgänge an entlegenen Orten dieses Ethan besser nutzen können", sagt Fanxing Li, korrespondierender Autor der Arbeit und außerordentlicher Professor und Stipendiat der Universitätsfakultät im NC State's Department of Chemical Engineering.
"Es wird geschätzt, dass in den unteren 48 Staaten jedes Jahr mehr als 200 Millionen Barrel Ethan abgelehnt werden, weil es schwierig ist, es von weit entfernten Orten zu transportieren", sagt Li. "Mit unserer Katalysator- und Konversionstechnik wäre es unserer Meinung nach kostengünstig, dieses Ethan in Ethylen umzuwandeln. Das Ethylen könnte dann in flüssigen Kraftstoff umgewandelt werden, der viel einfacher zu transportieren ist.
"Das Problem mit den derzeitigen Konversionstechniken ist, dass man sie nicht auf eine Größe herunterskalieren kann, die für abgelegene Energiegewinnungsstandorte sinnvoll ist - aber unser System würde an diesen Standorten gut funktionieren".
Der neue Redox-Katalysator ist ein geschmolzenes karbonatgefördertes Mischmetalloxid, und der Umwandlungsprozess findet bei 650 bis 700 Grad Celsius mit integrierter Ethanumwandlung und Luftzerlegung statt. Die derzeitigen Umwandlungstechniken erfordern Temperaturen von mehr als 800 Grad Celsius.
"Wir schätzen, dass der neue Redox-Katalysator und die neue Technik den Energiebedarf um 60-87% senken können", sagt Li.
"Unsere Technik würde eine Anfangsinvestition in die Installation neuer, modularer chemischer Reaktoren erfordern, aber der Sprung in der Effizienz und in der Fähigkeit, gestrandetes Ethan umzuwandeln, wäre erheblich", sagt Li.
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Originalveröffentlichung
Yunfei Gao et al.; "A Molten Carbonate Shell Modified Perovskite Redox Catalyst for Anaerobic Oxidative Dehydrogenation of Ethane"; Science Advances; 2020
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