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ChemSusChem:电催化还原CO2生产甲酸和乙烯的前瞻性生命周期评估

厦门大学马来西亚分校王伟俊教授团队受邀在ChemSusChem期刊发文对通过生命周期建模评估了电催化还原CO2生产甲酸和乙烯带来的环境效益,并与当前主流的工艺进行了对比,揭示了当前电催化还原CO2技术的不足,提出了对该技术发展的前瞻性展望。



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全球变暖已经成为本世纪人类面临的重大挑战之一。经过多年的发展,电催化还原CO2技术以其更温和的操作条件、更多样化的产品以及相对较高的技术成熟度有望代替传统的高污染烯烃生产工艺实现更清洁的甲酸和乙烯生产。然而,电催化还原CO2技术的环境收益仍然模糊,基于可持续发展视角的技术评估仍然相对匮乏。生命周期评估作为一种环境绩效评估工具,通过考虑产品在整个生命周期内的物料和能量流动并进行特定的计算,生成多种环境指标,能够系统地量化电催化还原CO2技术的环境影响,有助于研究人员,政府和投资者在电催化技术发展的早期阶段了解其潜力。


有鉴于此,厦门大学马来西亚分校王伟俊 (Wee-Jun Ong) 教授团队对电催化还原CO2生产甲酸和乙烯工艺进行了建模和生命周期评估,并与常规的巴斯夫(BASF)甲酸生产工艺以及石脑油蒸汽裂解生产乙烯过程进行了对比。评估结果显示,通过电催化还原CO2生产甲酸和乙烯带来的全球变暖负担分别是常规工艺的5.6和1.6倍,当前高额的电力消耗和落后的催化产能限制了电催化还原CO2技术的环保效益。为了进一步了解电催化还原CO2工艺在未来的环境潜力,作者针对电力消耗问题假设了与可再生的电力供应相结合的理想情景并进行了敏感度分析。结果证实,整合水力发电的电催化还原CO2工艺有利于保障人类健康、改善生态环境以及节约石化资源等。基于评估结果,该研究指出,优化物料和能源回收过程并构建循环经济,有助于减少电催化还原CO2技术所带来的环境负担。同时加强可再生能源基础建设,构建适合于电催化还原CO2技术的能源供应链将有助于实现最终的可持续发展目标。

文信息

A Prospective Life Cycle Assessment of Electrochemical CO2 Reduction to Selective Formic Acid and Ethylene

Ling Ai, Sue-Faye Ng, Prof. Wee-Jun Ong


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200857




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