태양열 시스템은 플라스틱과 온실 가스를 지속 가능한 연료로 전환합니다.

연구원들은 플라스틱 폐기물과 온실 가스를 지속 가능한 연료 및 기타 가치 있는 제품으로 변환할 수 있는 시스템을 개발했습니다. 태양 에너지만 사용합니다.

캠브리지 대학의 연구원들은 두 개의 폐기물 흐름을 동시에 두 개의 화학 제품으로 전환할 수 있는 시스템을 개발했습니다. 이는 태양열 원자로에서 처음으로 달성된 것입니다.

반응기는 이산화탄소(CO₂) 및 플라스틱을 다양한 산업 분야에서 유용한 다양한 제품으로 변환합니다. 테스트에서 CO₂ 지속 가능한 액체 연료의 핵심 구성 요소인 합성 가스로 전환되었고, 플라스틱 병은 화장품 산업에서 널리 사용되는 글리콜산으로 전환되었습니다. 이 시스템은 반응기에서 사용되는 촉매 유형을 변경하여 다양한 제품을 생산하도록 쉽게 조정할 수 있습니다.

자연계가 직면한 가장 큰 두 가지 위협인 플라스틱과 온실 가스를 태양 에너지를 사용하여 유용하고 가치 있는 제품으로 전환하는 것은 보다 지속 가능한 순환 경제로의 전환에서 중요한 단계입니다. 결과는 저널에 보고됩니다. 자연 합성.

이 논문의 수석 저자인 Yusuf Hamied 화학과의 Erwin Reisner 교수는 “태양 에너지를 사용하여 폐기물을 유용한 것으로 전환하는 것이 우리 연구의 주요 목표”라고 말했습니다. “플라스틱 오염은 전 세계적으로 큰 문제이며 종종 우리가 재활용 쓰레기통에 버리는 많은 플라스틱이 소각되거나 매립됩니다.”

Reisner는 또한 푸른 하늘 사고와 실용적인 조치를 결합하여 플라스틱 폐기물을 제거하는 것을 목표로 하는 Cambridge Circular Plastics Center(CirPlas)를 이끌고 있습니다.

다른 태양열 ‘재활용’ 기술은 플라스틱 오염 문제를 해결하고 대기 중 온실 가스 양을 줄이는 데 도움이 되지만 지금까지 단일 프로세스로 결합되지는 않았습니다.

이 논문의 공동 제1저자인 Subhajit Bhattacharjee는 “플라스틱 오염과 온실 가스 문제를 동시에 해결하는 데 도움이 될 수 있는 태양열 구동 기술은 순환 경제 개발의 게임 체인저가 될 수 있습니다.”라고 말했습니다.

“우리는 또한 원하는 최종 제품에 따라 쉽게 변경할 수 있도록 조정할 수 있는 것이 필요합니다.”라고 공동 제1 저자인 Motiar Rahaman 박사는 말했습니다.

연구원들은 두 개의 별도 구획이 있는 통합 반응기를 개발했습니다. 하나는 플라스틱용이고 다른 하나는 온실 가스용입니다. 이 반응기는 페로브스카이트 기반의 광 흡수체를 사용합니다. 차세대 태양 전지용 실리콘에 대한 유망한 대안입니다.

팀은 광 흡수체에 통합된 다양한 촉매를 설계했습니다. 촉매를 변경함으로써 연구원들은 최종 제품을 변경할 수 있었습니다. 정상 온도 및 압력 조건에서 반응기를 테스트한 결과 반응기가 PET 플라스틱 병과 CO2를 효율적으로 변환할 수 있음이 나타났습니다.₂ 글리콜산 외에 CO, 합성가스 또는 포름산염과 같은 다양한 탄소 기반 연료로 변환됩니다. 케임브리지에서 개발한 반응기는 기존의 광촉매 CO2보다 훨씬 빠른 속도로 이러한 제품을 생산했습니다.₂ 감소 과정.

“일반적으로 CO₂ 변환에는 많은 에너지가 필요하지만 우리 시스템에서는 기본적으로 빛만 비추면 유해한 제품을 유용하고 지속 가능한 것으로 변환하기 시작합니다.”라고 Rahaman은 말했습니다. “이 시스템 이전에는 고부가가치 제품을 선택적이고 효율적으로 만들 수 있습니다.”

“이 시스템의 특별한 점은 다양성과 조정 가능성입니다. 우리는 지금 상당히 단순한 탄소 기반 분자를 만들고 있지만 앞으로 시스템을 조정하여 훨씬 더 복잡한 제품을 만들 수 있습니다. 촉매제”라고 Bhattacharjee는 말했습니다.

Reisner는 최근 유럽 연구 위원회로부터 태양열 원자로 개발을 돕기 위한 새로운 자금을 받았습니다. 향후 5년 동안 그들은 더 복잡한 분자를 생성하기 위해 원자로를 추가로 개발하기를 희망합니다. 연구원들은 유사한 기술이 언젠가는 완전 태양열 재활용 공장을 개발하는 데 사용될 수 있다고 말합니다.

Reisner는 “기후 위기를 의미 있게 해결하고 자연 세계를 보호하려면 폐기물을 매립지에 버리는 대신 폐기물에서 유용한 것을 만드는 순환 경제를 개발하는 것이 중요합니다.”라고 말했습니다. “그리고 태양을 사용하여 이러한 솔루션에 전력을 공급한다는 것은 우리가 이를 깨끗하고 지속 가능하게 수행하고 있다는 것을 의미합니다.”

이 연구는 부분적으로 유럽 연합, 유럽 연구 위원회, 캠브리지 트러스트, Hermann 및 Marianne Straniak Stiftung, 영국 연구 혁신(UKRI)의 일부인 엔지니어링 및 물리 과학 연구 위원회(EPSRC)의 지원을 받았습니다. 어윈 라이스너(Erwin Reisner)는 케임브리지 세인트 존스 칼리지의 연구원이다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/230109112706.htm