Ny forskning visar vägen mot en grön omställning av den kemiska industrin

Forskare vid Stockholms universitet har för första gången kunnat studera ytan på en koppar-zink-katalysator när koldioxid reduceras till metanol, resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science. En bättre kunskap om katalysprocessen och möjligheten att hitta ännu effektivare material öppnar dörren för en grön omställning inom den kemiska industrin.

– Det speciella är att vi har byggt ett fotoelektronspektroskopi-instrument i Stockholm som tillåter studier av katalysatorytor under höga tryck och har därigenom direkt kunna observera vad som händer när reaktionen sker. Med hjälp av den har vi kunnat testa de olika hypoteserna om zink uppträder som oxid, metallisk eller i legering med koppar. Vi har lyckats påvisa att zink legeras med koppar precis vid ytan och ger speciella atomära platser där metanol skapas från koldioxid, säger Anders Nilsson, professor i kemisk fysik vid Stockholms universitet.

Metanol är för närvarande en av de viktigaste petrokemiska baskemikalierna, med en årsproduktion på 110 miljoner ton, och kan omvandlas till tiotusentals olika produkter och användas för tillverkning av exempelvis plaster, tvättmedel, läkemedel, och bränslen. Metanol har också potential att bli en framtida energibärare där till exempel flygbränsle kan tillverkas med hjälp av infångad koldioxid och vätgas från elektrolys av vatten istället för att använda naturgas. En framtida grön omställning av den kemiska industrin, liknande den som skett med grönt stål, där vind eller solenergi driver elektrolysceller är därför en möjlighet.

– Nu har vi verktyg att kunna forska om andra möjliga katalysatormaterial som kan användas och bättre passar ihop med elektrolysproducerad vätgas för den gröna omställningen av den kemiska industrin som idag är helt fossilbaserad och står för åtta procent av koldioxidutsläppen, säger Anders Nilsson.

Studien har gjorts i samarbete med University of Innsbruck och Vienna Technical University, Österrike samt DESY i Hamburg och Fritz-Haber Institutet i Berlin, Tyskland. I studien medverkade också David Degerman, Patrick Lömker, Chris Goodwin från Stockholms Universitet samt tidigare medarbetare vid universitetet Peter Amann, Hsi-Yi Wang, Markus Soldemo, Mikhail Shiplin, Jörgen Gladh, Joakim Stenlid och Mia Börner.

Vidare läsning:
Det nyligen publicerade arbetet ”The State of Zinc in Methanol Synthesis over a Zn/ZnO/Cu(211) Model Catalyst” av Peter Amann et al. kan läsas här:

https://www.science.org/doi/10...

För ytterligare information:
Anders Nilsson, professor i kemisk fysik
Mobil: 073-994 62 30
E-post: andersn@fysik.su.se