二氧化碳是温室气体排放的主要贡献者,温室气体排放是导致全球变暖和气候变化的原因。直接捕获空气中的CO2是降低大气中CO2浓度的解决方案之一,但将此过程与其回收和转化为增值产品相结合是非常复杂的,需要该元素与CO2之间的精细平衡相互作用。吸附剂可捕获其并将其转化为增值产品。

研究人员利用生物质衍生物将捕获的温室气体转化为环状碳酸酯

卡斯特罗JaumeI大学的一个研究小组展示了一种新方法,该方法结合了直接从空气中捕获CO2以及将其高效、选择性地转化为环状碳酸酯,而不使用环氧化物作为底物(从安全角度来看,这很有价值)因为环氧化物具有潜在的爆炸性)。

该系统使用低成本、不含金属的商业有机盐。所采用的温和反应条件(室温或高达40°C)和所用底物的多样性证明了所提出方法的多功能性。研究结果发表在ACSSustainableChemistry&Engineering杂志上。

“这种方法的最大问题和巨大困难,”研究员MarcileiaZanatta解释道,“是空气中CO2的浓度非常低,大约为0.04%,这意味着捕获反应非常缓慢,而且转化为另一种产品需要非常苛刻的条件。”这位科学家表示,在卡斯特罗公立大学开发的系统中,“我们设法在16小时内捕获它,这比文献报道的大约40小时要快得多”。

开发一种结合了催化和吸附能力以同时进行CO2捕获和转化的单一材料是一个非常有吸引力但复杂的挑战。在这种情况下,已经证明了一个顺序过程,其中CO2首先以碳酸氢盐形式捕获,然后转化为环状碳酸酯。CO2捕获的简单性和低成本,加上转化过程的效率,为各种直接空气捕获方法和转化过程(DACC)打开了大门。

使用基于生物质的底物(也比环氧化物更便宜)、直接从空气中捕获的二氧化碳以及廉价且市售的吸附剂“使得这种方法对于开发可持续合成化学路线来生成环状碳酸酯非常有利和有吸引力”。研究人员VíctorSans表示,“这代表了一种捕获和增值温室气体的可持续和循环经济方法。”Sans声称“用单一系统捕获和转化二氧化碳是一个科学挑战,但我们已经成功地在两者之间架起了一座桥梁。”

从可持续性的角度来看,用CO2生产环状碳酸酯非常有趣,因为它在原子方面是完全高效的,即最终产品包含了该过程中涉及的所有材料,而不产生任何副产品。环状碳酸酯是重要的工业化学品,具有多种应用:环保溶剂、锂离子电池、油漆和涂料、树脂、高分子材料前体以及精细化学中的聚合物加工。