Obrigado por visitar o Nature.com. A versão do navegador que você está usando tem suporte limitado a CSS. Para obter melhores resultados, recomendamos usar uma versão mais recente do seu navegador (ou desativar o modo de compatibilidade no Internet Explorer). Enquanto isso, para garantir o suporte contínuo, estamos exibindo o site sem estilos ou JavaScript.
Agora, em um artigo publicado na revista Joule, Ung Lee e seus colegas relatam um estudo de uma planta piloto para hidrogenação de dióxido de carbono na produção de ácido fórmico (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Este estudo demonstra a otimização de vários elementos-chave do processo de fabricação. No nível do reator, a consideração de propriedades-chave do catalisador, como eficiência catalítica, morfologia, solubilidade em água, estabilidade térmica e disponibilidade de recursos em larga escala, pode ajudar a melhorar o desempenho do reator, mantendo baixas as quantidades de matéria-prima necessárias. Neste estudo, os autores utilizaram um catalisador de rutênio (Ru) suportado em uma estrutura mista covalente de triazina bipyridil-tereftalonitrila (denominada Ru/bpyTNCTF). Eles otimizaram a seleção de pares de aminas adequados para a captura e conversão eficientes de CO2, selecionando N-metilpirrolidina (NMPI) como amina reativa para capturar CO2 e promover a reação de hidrogenação para formar formiato, e N-butil-N-imidazol (NBIM) como amina reativa. Após o isolamento da amina, o formiato pode ser isolado para posterior produção de FA por meio da formação de um aduto trans. Além disso, eles aprimoraram as condições operacionais do reator em termos de temperatura, pressão e relação H2/CO2 para maximizar a conversão de CO2. Em termos de projeto do processo, eles desenvolveram um dispositivo composto por um reator de leito fixo e três colunas de destilação contínua. O bicarbonato residual é destilado na primeira coluna; o NBIM é preparado pela formação de um aduto trans na segunda coluna; o produto FA é obtido na terceira coluna; A escolha do material para o reator e a torre também foi cuidadosamente considerada, com aço inoxidável (SUS316L) selecionado para a maioria dos componentes e um material comercial à base de zircônio (Zr702) selecionado para a terceira torre para reduzir a corrosão do reator devido à sua resistência à corrosão do conjunto combustível, além de ter um custo relativamente baixo.
Após otimizar cuidadosamente o processo de produção — selecionando a matéria-prima ideal, projetando um reator de leito fixo e três colunas de destilação contínua, selecionando criteriosamente os materiais para o corpo da coluna e o enchimento interno para reduzir a corrosão e ajustando com precisão as condições operacionais do reator — os autores demonstram a construção de uma planta piloto com capacidade diária de 10 kg de conjunto combustível, capaz de manter operação estável por mais de 100 horas. Por meio de uma análise cuidadosa de viabilidade e ciclo de vida, a planta piloto reduziu os custos em 37% e o potencial de aquecimento global em 42% em comparação com os processos tradicionais de produção de conjunto combustível. Além disso, a eficiência global do processo atinge 21%, e sua eficiência energética é comparável à de veículos movidos a células a combustível de hidrogênio.
Qiao, M. Produção piloto de ácido fórmico a partir de dióxido de carbono hidrogenado. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2