Их выводы опубликованы в Клеточные отчеты Физическая наука.

В то время как исследователи уже более десяти лет изучают возможность превращения диоксида углерода в этилен, подход команды UIC является первым, позволяющим достичь почти 100%-ного использования диоксида углерода для производства углеводородов. Их система использует электролиз для преобразования захваченного углекислого газа в этилен высокой чистоты с другими видами топлива на основе углерода и кислорода в качестве побочных продуктов.

Этот процесс позволяет преобразовать до 6 метрических тонн углекислого газа в 1 метрическую тонну этилена, перерабатывая почти весь улавливаемый углекислый газ. Поскольку система работает на электричестве, использование возобновляемых источников энергии может привести к снижению выбросов углерода в процессе.

По словам Сингха, подход его команды превосходит цель по нулевому выбросу углерода, поставленную другими технологиями улавливания и преобразования углерода, за счет фактического сокращения общего объема выбросов углекислого газа в промышленности. "Это чистый минус", - сказал он. "На каждую 1 тонну произведенного этилена вы получаете 6 тонн CO₂ из точечных источников, которые в противном случае были бы выброшены в атмосферу".

Предыдущие попытки преобразования диоксида углерода в этилен основывались на реакторах, которые производят этилен в исходном потоке выбросов диоксида углерода. В этих случаях всего 10% CO₂ выбросы обычно преобразуются в этилен. Позже этилен должен быть отделен от углекислого газа в энергоемком процессе, часто использующем ископаемое топливо.

В подходе UIC электрический ток пропускается через ячейку, половина которой заполнена захваченным диоксидом углерода, а другая половина - раствором на водной основе. Наэлектризованный катализатор вытягивает заряженные атомы водорода из молекул воды в другую половину блока, разделенную мембраной, где они соединяются с заряженными атомами углерода из молекул двуокиси углерода с образованием этилена.

Среди производимых химических веществ во всем мире этилен занимает третье место по выбросам углекислого газа после аммиака и цемента. Этилен используется не только для создания пластмассовых изделий для упаковочной, сельскохозяйственной и автомобильной промышленности, но и для производства химикатов, используемых в антифризе, медицинских стерилизаторах и виниловом сайдинге для домов.

Этилен обычно получают в процессе, называемом паровым крекингом, который требует огромного количества тепла. Крекинг приводит к выделению около 1,5 метрических тонн углекислого газа на тонну полученного этилена. В среднем производители производят около 160 миллионов тонн этилена в год, что приводит к более чем 260 миллионам тонн выбросов углекислого газа во всем мире.

В дополнение к этилену ученые UIC смогли производить другие богатые углеродом продукты, полезные для промышленности, благодаря своему подходу к электролизу. Они также достигли очень высокой эффективности преобразования солнечной энергии, преобразуя 10% энергии от солнечных панелей непосредственно в углеродный продукт. Это значительно выше современного стандарта в 2%. Для всего производимого ими этилена эффективность преобразования солнечной энергии составляла около 4%, что примерно соответствует скорости фотосинтеза.