Автомобілі, що працюють на дизельному паливі, роблять значний внесок у викиди вуглекислого газу. Ця ситуація сильно ускладнює шлях до декарбонізації.
Видання Interesting Engineering пише, що, за даними Управління енергетичної інформації США, у 2022 році на дизельне паливо припадало близько 25% всіх викидів вуглекислого газу від транспорту в США і близько 10% всіх викидів вуглекислого газу, пов’язаних з енергетикою.
Для розв’язання цієї проблеми Джошуа Юань з факультету енергетики, екології та хімічної інженерії Вашингтонського університету разом зі Сьюзі Дай, професоркою MizzouForward з хімічної та біомедичної інженерії в Університеті Міссурі, розробили метод з використанням електрокаталізу для перетворення вуглекислого газу в електробіодизель. Цей спосіб у 45 разів ефективніший і потребує у 45 разів менше землі, ніж традиційне виробництво біодизеля на основі сої.
“Ця нова ідея може бути застосована в циркулярній економіці для виробництва пального, хімікатів, матеріалів і харчових інгредієнтів з негативним рівнем викидів за набагато вищої ефективності, ніж фотосинтез, і з меншими викидами вуглецю, ніж у разі виробництва нафтохімічної продукції”, – каже Юань. “Ми системно підійшли до розв’язання проблем електробіовиробництва, визначивши метаболічні та біохімічні обмеження використання діатомового вуглецю, і подолали ці обмеження”.
Зазначається, що електрокаталіз дає змогу перетворювати вуглекислий газ на біосумісні проміжні продукти, як-от ацетат та етанол. Потім мікроби перетворюють ці проміжні продукти в ліпіди, або жирні кислоти, які в кінцевому підсумку стають сировиною для виробництва біодизеля. Новий метод дозволив електробіодизелю досягти ефективності перетворення вуглекислого газу в ліпіди в 4,5% від сонячної енергії до молекули, що значно ефективніше за біодизель.
Юань пояснив, що природний фотосинтез у наземних рослин зазвичай становить менше ніж 1%, де менше ніж 1% енергії сонячного світла перетворюється на біомасу шляхом перетворення CO2 у різні молекули для росту рослин.
Завдяки використанню поновлюваних ресурсів для електрокаталізу, процес електробіодизеля дає змогу скоротити 1,57 грама вуглекислого газу на грам електродизеля, виробленого з побічних продуктів біомаси, етилену та іншого, що дає потенціал для негативних викидів.
Під час виробництва звичайного дизпалива з нафти виділяється 0,52 грама вуглекислого газу на грам, а під час виробництва біодизеля – від 2,5 до 9,9 грама вуглекислого газу на грам отриманих ліпідів.