Учёные превращают уловленный CO₂ в ценный этилен с помощью высокого давления

Апсайклинг высокого давления CO₂ в C₂H₄. Автор: Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01411-9

Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы представили прорывную систему, которая может изменить наш взгляд на выбросы углерода. В статье, опубликованной в Nature Catalysis, учёные описывают систему преобразования уловленного диоксида углерода (CO₂) в промышленный этилен — товарный химикат, необходимый для производства пластиков, текстиля и строительных материалов. Работа демонстрирует прямой путь превращения парниковых газов в ценные химические продукты.

Помимо экологических преимуществ, ведущий исследователь доцент Сюй Лу отметил, что ключевые эффективности системы создают возможность превратить дорогостоящий процесс улавливания CO₂ в прибыльное предприятие.

«Мы разработали и протестировали систему в реальных промышленных условиях с использованием уловленного CO₂ под высоким давлением», — сказал он. «Наши результаты показывают, что уловленный углерод можно превратить в ценный продукт с реальным экономическим потенциалом».

Уловленный CO₂ можно обрабатывать разными способами. Однако для производства этилена, мировой рынок которого превышает 200 миллиардов долларов в год (около 16 триллионов рублей), электролиз особенно перспективен, поскольку он может работать на возобновляемой электроэнергии и в более мягких условиях по сравнению с другими методами улавливания.

Лу возглавил исследовательскую группу, которая разработала электролизер высокого давления для преобразования CO₂ с водой в этилен. Высокое давление CO₂ является выходным параметром коммерческих систем улавливания углерода, но мало исследований было посвящено роли давления при электрохимическом преобразовании CO₂ в ценный товар. Прорыв KAUST, по словам Лу, впервые показывает, что использование промышленных давлений CO₂ может значительно улучшить производительность и стабильность электролиза.

В отличие от многих предыдущих систем, требующих этапов снижения или повышения давления, что требует больших затрат энергии, и дорогостоящей очистки этилена из-за смешанного продукта на выходе, система KAUST снижает энергозатраты на производство этилена на 0,8 гигаджоулей на метрическую тонну по сравнению с существующими системами электролиза. Этой энергии достаточно для питания среднего дома в течение недели.

Экономический анализ показывает, что процесс KAUST позволяет производить этилен по цене 1240 долларов за тонну (около 99200 рублей), что примерно соответствует текущей рыночной цене. Однако в отличие от стандартных методов производства этилена, которые являются энерго- и углеродоёмкими, процесс KAUST использует CO₂ и может работать на возобновляемой электроэнергии. При оптимизации системы затраты могут снизиться ещё больше, превратив улавливание углерода из затратного бремени в прибыльную возможность.

В исследовании также принял участие профессор Уильям Робертс.

Дополнительная информация: Liang Huang et al, Electrocatalytic upcycling of high-pressure captured CO₂ to ethylene, Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01411-9

Источник: King Abdullah University of Science and Technology