Une équipe de chercheurs de Unist a développé une nouvelle technologie qui utilise l'énergie solaire pour produire de l'ammoniac et de l'acide glycolique – une composante essentielle dans les cosmétiques – tout en éliminant les émissions de dioxyde de carbone.
Dirigé conjointement par les professeurs Seungho Cho et Myoung Hoon Song dans le Département de science et d'ingénierie des matériaux à UniT, l'équipe a créé une méthode qui convertit les polluants nitrates trouvés dans les eaux usées en ammoniac par une réaction électrochimique. Ce processus génère également de l'acide glycolique à partir des déchets plastiques, transformant efficacement les déchets en produits précieux tout en réduisant les émissions de carbone.
Les résultats sont publiés dans la revue Nano lettres.
L'ammoniac est le deuxième composé inorganique le plus produit à l'échelle mondiale, ne traînant que de l'acide sulfurique, et sa production représente 1,4% des émissions totales de dioxyde de carbone. Cela souligne le besoin urgent d'alternatives écologiques au processus traditionnel de Baber-Bosch.
L'équipe de recherche a développé un système d'électrocatalyse photovoltaïque qui produit de l'ammoniac à la cathode et de l'acide glycolique à l'anode en utilisant l'énergie solaire.
Dans ce système, le nitrite (non2–) Dans les eaux usées est réduite à l'anode, tandis que l'éthylène glycol, extrait des déchets plastiques, est oxydé à l'acide glycolique à la cathode. Parce que les nitrates (non3–) et les nitrites coexistent dans les eaux usées, la conversion du nitrite en ammoniac nécessite beaucoup moins d'énergie et de temps par rapport au nitrate, optimisant l'efficacité globale.
Le système a obtenu une efficacité énergétique impressionnante de 52,3%, la plus élevée signalée sur la base des performances de l'anode seule, et le taux de production d'ammoniac a atteint 146 μmol / cm2H – eh bien au-dessus du critère de commercialisation du ministère américain de l'Énergie de 58,72 μmol / cm2H, marquant une amélioration de 46% par rapport aux enregistrements précédents.
Les chercheurs ont développé un catalyseur efficace (RUCO-NT / CF) qui réduit sélectivement le nitrite, améliorant encore l'efficacité du système. En ciblant spécifiquement le nitrite et en évitant la réaction d'évolution de l'oxygène à forte intensité d'énergie, ils ont affiné le processus pour de meilleurs résultats.
La cellule solaire de pérovskite utilisée dans le système a été conçue pour une sortie électrique élevée et une durabilité. À mesure que la densité de courant photovoltaïque augmente, le taux de production d'ammoniac aussi.
Le professeur Song a noté: « Cette recherche met en évidence le potentiel de production d'ammoniac électrochimique sans dioxyde de carbone à l'aide de cellules solaires de pérovskite, qui surpassent les cellules solaires commerciales de silicium. »
L'équipe a évalué le potentiel de commercialisation de la technologie, constatant que son système électrochimique pourrait atteindre un taux de production d'ammoniac solaire de 114 μmol / cm2H lors de l'utilisation d'un électrolyte qui simule les eaux usées radioactives de bas niveau et les matériaux pour animaux de compagnie extraits.
Le professeur Cho a ajouté: « Notre étude propose une solution d'énergie durable et neutre en carbone en produisant simultanément l'ammoniac vert et l'acide glycolique à partir du soleil et des déchets. »
