De Koolstofvoetafdruk Van Een Veelgebruikte Stof Verkleinen

{h1}

Onderzoekers ontwikkelen een revolutionaire manier om het koolstofbijproduct van ethyleenoxide te verwijderen - een chemische stof die in veel alledaagse producten wordt gebruikt.

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Bijna iedereen die leeft op de planeet heeft gedronken van, zat op, versleten, aangespoeld met of gereden in iets gemaakt van ethyleenoxide. Dat komt omdat allerlei huishoudelijke artikelen worden gemaakt van deze essentiële bouwsteen, waaronder plastic frisdrankflessen, polyestervezels, detergenten en antivries. Ethyleenoxide, kortweg EO, heeft een enorme markt - maar liefst een markt van $ 30 miljard per jaar - die geen tekenen van verzakking vertoont.

In de loop der jaren zijn de methoden voor de productie van EO aanzienlijk verbeterd. Toch brengt het huidige proces voor het maken van EO jaarlijks 3,4 miljoen ton kooldioxide teweeg, meer dan de meeste andere gefabriceerde chemicaliën en ongeveer dezelfde uitstoot veroorzaakt door 900.000 auto's per jaar.

In 2007 bundelde Daryle Busch van het University of Kansas (KU) Centrum voor milieuvriendelijke katalyse (CEBC) zijn krachten met CEBC-directeur Bala Subramaniam om een ​​groener ethyleenoxide-proces te ontwerpen, met hulp van postdoctoraal onderzoeker Hyun-Jin Lee en gediplomeerde chemie Madhav Ghanta. "We wisten dat het niet gemakkelijk zou zijn om het bijproduct van koolstofdioxide te elimineren", zegt Busch, emeritus hoogleraar chemie aan de KU. "Maar het was een kans om een ​​enorm verschil te maken."

Bala Subramaniam (links) en Daryle Busch (rechts) van de University of Kansas Center for Environmentally Beneficial Catalysis leiden een team van onderzoekers om een ​​schonere, veiligere en goedkopere technologie te ontwikkelen voor het maken van ethyleenoxide.

Bala Subramaniam (links) en Daryle Busch (rechts) van de University of Kansas Center for Environmentally Beneficial Catalysis leiden een team van onderzoekers om een ​​schonere, veiligere en goedkopere technologie te ontwikkelen voor het maken van ethyleenoxide.

Krediet: Claudia Bode, University of Kansas

Niet branden

Het onderzoeksteam ontwikkelt een revolutionaire nieuwe manier om EO te maken met waterstofperoxide als het oxidatiemiddel in plaats van het gebruikelijke zuurstofgas.

Het is geen verrassing dat het mengen van zuurstofgas met licht ontvlambaar ethyleen bij hoge temperaturen kan leiden tot ongewenste verbranding en zelfs tot een explosiegevaar. Toch is dit hoe EO momenteel wordt gemaakt.

Daarentegen lost de nieuwe CEBC-technologie ethyleen op in een vloeibaar mengsel van methanol, waterstofperoxide en een katalysator bij bijna de omgevingstemperatuur. Deze methode is efficiënter. Het elimineert volledig het verbranden van ethyleen en EO dat typisch optreedt in het conventionele proces. Geen verbranding betekent geen CO2-bijproduct.

"Onze nieuwe technologie heeft de potentie om voor $ 2 miljard aan chemicaliën te besparen door ieder jaar in rook op te lopen", zei Subramaniam.

Het team had ook een katalysator nodig die kon helpen bij de overdracht van een zuurstofatoom van waterstofperoxide naar ethyleen. Verrassend genoeg vonden ze dat methyltrioxorhenium, dat jarenlang in andere toepassingen was bestudeerd, de klus kon klaren. Het werkt zo goed dat meer dan 99 procent van de ethyleenmoleculen worden omgezet in EO zonder waterstofperoxide te ontbinden.

Een ethyleenoxidetechnologie die wordt ontwikkeld aan het University of Kansas Center for Environmentally Beneficial Catalysis, elimineert het probleem van koolstofemissies van de productie van ethyleenoxide.

Een ethyleenoxidetechnologie die wordt ontwikkeld aan het University of Kansas Center for Environmentally Beneficial Catalysis, elimineert het probleem van koolstofemissies van de productie van ethyleenoxide.

Krediet: Claudia Bode, University of Kansas

In 2010 erkende het American Chemical Society Green Chemistry Institute het nieuwe ethyleenoxide-proces door Ghanta een van de twee toe te kennen Kenneth G. Hancock Memorial Student Awards.

Diagram vergelijkt nieuw proces voor het maken van ethyleenoxide tot een conventioneel proces. Het nieuwe proces elimineert verkwistend verbranden van diervoeders en producten. Geen verbranding betekent geen bijproduct van koolstofdioxide.

Diagram vergelijkt nieuw proces voor het maken van ethyleenoxide tot een conventioneel proces. Het nieuwe proces elimineert verkwistend verbranden van diervoeders en producten. Geen verbranding betekent geen bijproduct van koolstofdioxide.

Krediet: Claudia Bode, University of Kansas

Hoeveel kost het?

De gepatenteerde technologie biedt een schoner alternatief proces voor het maken van een essentiële chemische basisstof. Maar deze groenere aanpak moet duurder zijn, toch? Niet noodzakelijk.

"We gebruikten geavanceerde hulpmiddelen om de kosten van het nieuwe proces te schatten en ontdekten dat de economie op één lijn ligt met het conventionele proces," zei Subramaniam.

Met financiering van het National Science Foundation Accelerating Innovation Research-programma zoekt het team van Subramaniam nu naar manieren om de productiekosten van de nieuwe technologie verder te verlagen. Ze kunnen de kosten met ongeveer 17 procent verlagen als ze drie hindernissen kunnen overwinnen. Ten eerste moeten ze aantonen dat ze selectief ethyleen uit een goedkopere gemengde ethyleen / ethaangrondstof kunnen oxideren. Als dat het geval is, kunnen ze ongeveer 10 procent van de kosten besparen door de behoefte aan gezuiverd ethyleen te elimineren. Ze schatten ook besparingen van 5 procent door het verbeteren van de efficiëntie van peroxide en 2 procent besparing door het vinden van een goedkopere, duurzamere katalysator.

"Deze ontwikkelingen zullen waarschijnlijk onze nieuwe technologie zeer aantrekkelijk maken voor chemische bedrijven, vooral die bedrijven in de Verenigde Staten die gebruik willen maken van overvloedige aardgasgrondstoffen", zei Subramaniam.

Terwijl de onderzoekers aanvankelijk streefden naar EO om de supergrote CO2-voetafdruk te verkleinen, lijkt het erop dat hun nieuwe technologie ook economische voordelen zou kunnen bieden.

Opmerking van de uitgever: De onderzoekers afgebeeld in Behind the Scenes-artikelen zijn ondersteund door de National Science Foundation, het federale agentschap belast met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de Achter de schermen archief.


Video Supplement: .




Onderzoek


Computers Van De Toekomst Kunnen Minuscule Moleculaire Machines Zijn
Computers Van De Toekomst Kunnen Minuscule Moleculaire Machines Zijn

Denk Je Dat Xenon-Gas Saai Is? Zie Wat Er Gebeurt Als Het Opgewonden Raakt
Denk Je Dat Xenon-Gas Saai Is? Zie Wat Er Gebeurt Als Het Opgewonden Raakt

Science Nieuws


Ontdekkingsreizigers Zullen Duiken Onder Antarctic Ice Shelf, Op Zoek Naar Het Leven
Ontdekkingsreizigers Zullen Duiken Onder Antarctic Ice Shelf, Op Zoek Naar Het Leven

Richard Sharpe Shaver, Ufo Hoaxster
Richard Sharpe Shaver, Ufo Hoaxster

Ancient Stone Carvings Leg Maya Ballplayers In Actie
Ancient Stone Carvings Leg Maya Ballplayers In Actie

Zaak Gesloten? Columbus Introduceerde Syphilis Naar Europa
Zaak Gesloten? Columbus Introduceerde Syphilis Naar Europa

19E-Eeuws Circus Train Crash Mystery: Waar Is Het Dierenkerkhof?
19E-Eeuws Circus Train Crash Mystery: Waar Is Het Dierenkerkhof?

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com