Etileno, ou eteno, é uma matéria-prima primária para a indústria química, inclusive como matéria-prima para a produção de uma ampla variedade de plásticos. No jornal Angewandte Chemie , cientistas já introduziram uma nova técnica eletroquímica para a produção seletiva e com eficiência energética de etileno a partir de monóxido de carbono, que podem ser obtidos a partir de recursos renováveis ​​e resíduos.

Do ponto de vista econômico e ambiental, a conversão de monóxido de carbono (CO) em etileno por métodos de eficiência energética é um processo chave para o uso de matérias-primas não petroquímicas. Hoje, O etileno é normalmente produzido por steam cracking de nafta derivada de refinarias de petróleo. Nesse processo, os hidrocarbonetos de cadeia longa são divididos em cadeias mais curtas a 800 a 900 ° C. Alternativamente, o etileno pode ser produzido a partir do gás de síntese - uma mistura de CO e hidrogênio obtido a partir da gaseificação do carvão - embora também possa ser obtido a partir do biogás, Madeira, e resíduos como fontes de carbono.

O processo Fischer-Tropsch pode ser usado para converter o gás de síntese em uma mistura de hidrocarbonetos, incluindo etileno. As desvantagens deste método são as condições de uso intensivo de energia de 200 a 250 ° C, 5 a 50 bar de pressão, e o consumo de valioso hidrogênio. Além disso, um máximo de 30% dos produtos são os hidrocarbonetos C2 preferidos (etileno e etano). A formação de cadeias mais longas não pode ser evitada, o processo de separação do etileno é complexo, e 30-50% CO ₂ também é produzido, o que é uma emissão indesejada e representa um desperdício de carbono.

Os pesquisadores que trabalham com Dehui Deng na Xiamen University e no Dalian Institute of Chemical Physics da Chinese Academy of Sciences agora introduziram uma nova abordagem para um processo eletrocatalítico direto para a produção altamente seletiva de etileno. Neste método, O CO é reduzido com água à temperatura ambiente e pressão padrão, usando um catalisador de cobre e corrente elétrica.

Ao otimizar a estrutura de seu eletrodo de difusão de gás, os pesquisadores conseguiram alcançar uma eficiência Faradaica incomparável (eficiência de transferência de carga dentro de uma reação eletroquímica) de 52,7% e romperam o limite de 30% para C ₂ seletividade. Sem CO ₂ emissão ocorre. O sucesso da abordagem depende de uma camada microporosa de fibras de carbono com uma hidrofobia otimizada, que atua como um suporte para partículas de cobre cataliticamente ativas, e uma concentração otimizada de hidróxido de potássio na fase aquosa. Isso aumenta a concentração de CO no eletrodo e aumenta o acoplamento entre os átomos de carbono. Os produtos colaterais desta reação, etanol, n-propanol, e ácido acético, são líquidos, permitindo fácil separação de etileno gasoso.