Reciclaje de residuos de CO2 y PET: electrosíntesis de formato a nivel de amperes en un electrolizador integrado

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• El aumento de los residuos de tereftalato de polietileno (PET) y el CO2 atmosférico plantean importantes riesgos para el medio ambiente y la salud.
• Las estrategias actuales de gestión de residuos y utilización de CO2 a menudo carecen de integración y eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema electroquímico integrado para el reciclaje simultáneo de residuos de PET y CO2.
• Para lograr una coproducción estable y de alta eficiencia de formato utilizando catalizadores de metales no nobles y una ingeniería avanzada de electrodos.

Principales métodos:

• Diseñado un ánodo tridimensional de espuma de Ni para la electrólisis del etilenoglicol (EG) derivado de la hidrólisis del PET.
• Se utilizó un electrodo de difusión de gas basado en Bi2O2CO3 (GDE) para la reducción selectiva de CO2 en forma.
• Anodo y cátodo integrados en un único electrolizador sin membrana para reacciones simultáneas.

Principales resultados:

• Se logró la formación de formato a 1,2 A cm-2 con un ánodo de espuma de Ni, superando a los catalizadores de metales no nobles existentes.
• Se ha demostrado 100 horas de funcionamiento estable a 0,50 A cm-2 con altas eficiencias Faradaicas (93,7% de ánodo, 86,0% de cátodo).
• Se obtiene una eficiencia energética superior (0,1 kWh mol-1) con un voltaje de la célula de 2,91 V a 1,0 A cm-2 en un diseño sin membrana.

Conclusiones:

• El sistema electroquímico integrado recicla eficazmente los residuos de PET y el CO2 en formato.
• El diseño del electrodo y la elección de la reacción anódica son fundamentales para mejorar el rendimiento del electrolizador integrado.
• Este enfoque ofrece una vía prometedora y energéticamente eficiente para la producción química sostenible a partir de flujos de residuos.