Сингапурские ученые впервые получили этилен путем искусственного фотосинтеза

Ученые из Национального университета Сингапура сообщили о научном открытии: впервые этилен смогли получить при помощи интегрированного искусственного фотосинтетического устройства, пишет публикация в научном журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Искусственный фотосинтез (воссозданный в лаборатории естественный процесс) может производить этиленовый газ при помощи солнечного света, углекислого газа и воды

Научный коллектив под руководством Джейсона Йео Бун Сяна сумел получить этиленовый газ, используя процесс искусственного синтеза в условиях обычной окружающей среды. Иными словами, углекислый или парниковый газ может быть конвертирован в чистое топливо при помощи солнечного света и воды. Реакция абсолютно чистая с точки зрения природы, но может быть воспроизведена в лабораторных контролируемых условиях, что позволяет поставить идею на коммерческие рельсы.

Для воплощения такого устройства в жизнь ученые-химики задействовали оксид меди и оксид иридия в качестве электрокатализаторов для генерации этиленового газа с использованием только солнечного света, CO2 и H2O.

Эффективность этилена по Фарадею (31,9%) была зафиксирована, исходя из количества электронов, генерируемых солнечной энергией. Общая энергетическая эффективность солнечного излучения при конвертации в этилен также была сопоставима с уровнем энергетической эффективности естественного фотосинтеза растений.

«Наше устройство не только использует полностью возобновляемый источник энергии, но и превращает углекислый и парниковый газ в нечто полезное. Устройство вполне может замкнуть углеродный цикл», — сказал Джейсон Йео Бун Сян, доцент кафедры химии NIS SERIS.

Научный коллектив сингапурских химиков также включила батарею в прототип устройства для достижения стабильного и непрерывного производства этилена — главной проблемы в системах искусственного фотосинтеза. Батарея аккумулирует избыточную солнечную энергию, собранную днем, для питания устройства ночью или при слабом освещении. Таким образом, процесс становится непрерывным.

Ученые из Сингапурского университета решили углубить исследование своего устройства: в планах использование аналогичных систем для производства жидкого топлива вроде спиртов этанола и пропанола.

Этилен как топливо в мировом масштабе

В 2015 году во всем мире было произведено более 170 млн т этилена — строительного блока полиэтилена. По прогнозам ученых к 2020 году спрос превысит 220 млн тонн этиленового газа. Сегодняшний способ производства этилена — это паровой крекинг ископаемого топлива при 750–950° C, потребляющий много энергии и энергии. При этом процесс выделяет порядка двух тонн углекислого газа на каждую тонну этилена.

С учетом природности получения этилена при помощи искусственного фотосинтеза, научное открытие сингапурских химиков сможет покрыть всевозрастающий спрос на более чистый и устойчивый способ производства этилена.