一个研究小组纽约大学坦顿工程学院在促成一项涉及十多所美国大学和国家实验室的合作方面发挥着关键作用，该合作旨在引发——毫不夸张地说——美国化学工业运作方式的根本改变。
目标是解决这个行业面临的最艰巨的任务:如何使工业化学——尤其是石油化学——更环保、更可持续，这在一定程度上是为了满足温室气体排放法规不断升级的要求。这项新兴的、多机构的努力将被称为“使用可持续电气化脱碳化学制造业”(DC-MUSE)。
DC-MUSE是在今年夏天由40多家公司和机构参加的研讨会上构思出来的计划资助国家科学基金会的资助，以建立聚合研究的能力。它的目标是开发技术和战略，帮助美国化学工业从基于热的制造工艺转向基于电的制造工艺。
一系列旨在实现零碳排放的政府法规正在推动这种移民。这些温室气体排放法规将在未来几十年逐步生效，例如，在欧盟的目标到2050年将温室气体排放量减少到1990年水平的95%。这些以及其他有关温室气体排放的国际法规可以威胁到美国12%的出口(2200亿美元)，如果美国化学工业不能脱碳的话。这项任务显然是艰巨的，不仅对该行业本身如此，对整个经济也是如此。
安德烈·泰勒纽约大学坦顿工程学院
“30%的美国工业公司2排放来自化学工业，93%的化学过程使用化石燃料的热量。安德烈·泰勒纽约大学坦顿工程学院副教授。“我们谈论的是改变整个行业，这也涉及到巨大的社会影响，涉及7万种产品，占美国国内生产总值的25%。”
许多专家认为，彻底改革化学工业的第一步将涉及摆脱需要化石燃料热量的热驱动化学反应和分离过程，转向使用风能和太阳能等可再生资源产生的电力的反应。
虽然这种迁移已经开始发生，但随着可再生能源进入美国电网的比例在过去十年翻了一番，将这些能源整合到具有成本效益的电气化化学过程中的技术实际上仍然不存在。
尤里·Dvorkin纽约大学坦顿工程学院
“在与许多化工行业代表会面后，我们了解到，目前还不存在能够实现工业规模电气化的技术，”他说尤里·Dvorkin，纽约大学坦顿工程学院助理教授。“油气行业需要支持来开发这些技术，这样它们才能以经济上可行的方式被采用。”
Dvorkin和他的同事们认为，他们需要关注的领域之一是克服新出现的可靠性问题，这些问题抑制并增加了在电网中使用可再生能源的成本。换句话说，当太阳能和风能可能是间歇性的时，如何确保电力供应不会中断?
目前，能源储存技术还不能完全完成平衡可再生电力间歇性的任务。因此，纽约大学坦顿分校的研究人员一直在研究以化学键的形式储存能量，而不是电子，作为一种可能的解决方案。
在这样的能量储存方法中，能量以氢的化学形式储存，氢稍后在燃料电池中被重复使用。用于捕获能量的燃料电池被称为氧化还原液流电池(RFBs)。RFBs由正极和负极电解质组成，存储在两个独立的槽中。当液体被泵入位于储罐之间的电池组时，会发生氧化还原反应并在电池电极上发电。
纽约大学的几位研究人员最近在该杂志上发表了一篇论文细胞报告物理科学着眼于提高这些rfb的储能能力和经济性。
纽约大学的研究人员并没有简单地调整RFB技术来提高其能量密度或降低成本。纽约大学的研究人员展示了如何使用RFB概念将化学制造完全集成到整个能量存储过程中，而不仅仅是将RFB插入可再生能源中来存储间歇性的能量生产。
米格尔Modestino纽约大学坦顿工程学院
“原则上，你可以想象化工厂充当储能水库，但同时生产化学产品，”解释说米格尔Modestino他是纽约大学的助理教授，也是该研究的合著者之一细胞的报道纸。“它提供的储存价值降低了你最终想要生产的化学物质的生产成本。”
莫德斯蒂诺补充说，这种方法还允许化学公司整合波动的电力来源，如可再生能源。因此，你可以以一种既经济又能很好地利用可再生能源驱动的电网动态的方式来为该行业脱碳。
DC-MUSE项目自几个月前其理念首次扎根以来，已经得到了极大的扩展。该项目已经汇集了来自11所大学和3个国家实验室的30名研究人员，涵盖了广泛的研究领域。
在纽约大学坦顿分校，瑞安·哈特曼他正在带领一个小组为这类化学反应开发等离子体催化技术。泰勒和莫德斯蒂诺的团队正在研究用于化学制造的电化学反应堆。德沃金一直致力于将这些工厂整合到电网中。纽约大学以外的其他小组正在研究使用膜进行分离和系统集成。
此外，纽约大学团队一直在与法学院和商学院的教师进行咨询，讨论如何设计政策，使经济向可再生能源驱动的化学制造业过渡。
研究人员还与业界接触，希望尽早参与其中。事实上，DC-MUSE项目的起源是一个研讨会，纽约大学邀请了50名行业专家和学术界人士一起讨论化学工业面临的挑战，比如过程强化。
DC-MUSE米格尔Modestino
“我们一直在与大型化工制造公司的人交谈，谁已经开始开发电气化化工生产试点?伊丽莎白投标纽约城市学院。比丁格和莫德斯蒂诺最近在《ECS接口描述电有机合成的环境优势，如最大限度地减少废物产生、利用非化石原料和按需化学制造，也是多个部门化学过程可持续性的主要驱动力。
石化公司的介入并非偶然。石化过程——实际上是石化过程的一个非常小的子集——占能源和CO的80%以上2根据莫德斯蒂诺的说法，化学过程产生的排放物。
随着DC-MUSE项目的蓬勃发展，纽约大学的建筑师们将该项目设想为实现这些技术所需的基础工程研究中心。莫德斯蒂诺说:“我们的看法是，你在实验室里做研究，用实验室规模的演示来开发，然后通过与公司的合作，你会把它们发展成流程。”
虽然DC-MUSE项目正在等待通过增加资金扩大目标，但它已经对纽约大学教授的教学方法产生了影响。
德沃金说:“我们已经就联合博士职位进行了讨论，这样一个学生就可以有多个导师。”“通过这种方式，我们可以真正合作解决这些问题，为学生提供多学科的视角，因为没有这种合作，没有向学生提供这种投入，就没有办法解决社会问题。”
泰勒补充说:“从我们在项目中看到的应用程序来看，我们知道人们想要追求对改变社会和改善世界有实际影响的东西。人们想要发现一些基本的东西，但如果它有更广泛的社会影响，人们就能看到它的重要性。这就是我在这个领域做研究的原因。”
要了解更多关于纽约大学坦顿工程学院正在进行的活动，请访问它的网站．
