Tack för att du besöker Nature.com. Den webbläsarversion du använder har begränsat CSS-stöd. För bästa resultat rekommenderar vi att du använder en nyare version av din webbläsare (eller att du stänger av kompatibilitetsläget i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt support, visar vi webbplatsen utan styling eller JavaScript.
Nu rapporterar Ung Lee och kollegor i tidskriften Joule en studie av en pilotanläggning för hydrogenering av koldioxid för att producera myrsyra (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Denna studie visar optimeringen av flera viktiga delar av tillverkningsprocessen. På reaktornivå kan hänsyn till viktiga katalysatoregenskaper som katalytisk effektivitet, morfologi, vattenlöslighet, termisk stabilitet och storskalig resurstillgänglighet bidra till att förbättra reaktorns prestanda samtidigt som de erforderliga mängderna råmaterial hålls låga. Här använde författarna en rutenium (Ru)-katalysator uppburen på ett blandat kovalent triazinbipyridyl-tereftalonitril-ramverk (benämnt Ru/bpyTNCTF). De optimerade valet av lämpliga aminpar för effektiv CO2-infångning och omvandling, genom att välja N-metylpyrrolidin (NMPI) som reaktiv amin för att infånga CO2 och främja hydreringsreaktionen för att bilda formiat, och N-butyl-N-imidazol (NBIM) som reaktiv amin. Efter att ha isolerat aminen kan formiatet isoleras för vidare produktion av FA genom bildandet av en trans-addukt. Dessutom förbättrade de reaktorns driftsförhållanden vad gäller temperatur, tryck och H2/CO2-förhållande för att maximera CO2-omvandlingen. När det gäller processdesign utvecklade de en anordning bestående av en droppbäddsreaktor och tre kontinuerliga destillationskolonner. Resterande bikarbonat destilleras av i den första kolonnen; NBIM framställs genom att bilda en trans-addukt i den andra kolonnen; FA-produkten erhålls i den tredje kolonnen; Materialvalet för reaktorn och tornet övervägdes också noggrant, med rostfritt stål (SUS316L) som valdes för de flesta komponenter, och ett kommersiellt zirkoniumbaserat material (Zr702) valdes för det tredje tornet för att minska reaktorns korrosion på grund av dess motståndskraft mot korrosion från bränslepatronen, och kostnaden är relativt låg.
Efter noggrant optimering av produktionsprocessen – val av idealisk råvara, design av en droppbäddreaktor och tre kontinuerliga destillationskolonner, noggrant val av material för kolonnens kropp och interna packning för att minska korrosion, samt finjustering av reaktorns driftsförhållanden – visar författarna att en pilotanläggning med en daglig kapacitet på 10 kg bränslepatron har byggts, vilken kan upprätthålla stabil drift i mer än 100 timmar. Genom noggrann genomförbarhets- och livscykelanalys minskade pilotanläggningen kostnaderna med 37 % och den globala uppvärmningspotentialen med 42 % jämfört med traditionella produktionsprocesser för bränslepatroner. Dessutom når processens totala effektivitet 21 %, och dess energieffektivitet är jämförbar med den för bränslecellsfordon som drivs av vätgas.
Qiao, M. Pilotproduktion av myrsyra från hydrerad koldioxid. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2