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Accès ouvert déclaré 2026 article

Net-negative carbon valorization in wastewater treatment via sequential thermochemical-electrochemical coupling

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Résumé fourni par la source

Wastewater treatment plants simultaneously emit greenhouse gases and rely on external carbon sources, presenting both a challenge and an opportunity for carbon circularity. We develop a comprehensive life-cycle assessment of 32 Waste-to-Chemical pathways that integrate thermochemical and electrochemical conversions in sequential or parallel architectures to convert CH4 and CO2 into reusable carbon sources for in-plant utilization. Sequential thermochemical-electrochemical coupling consistently delivers the strongest climate benefit, with formate identified as the optimal product, reducing emissions up to ~35% reduction relative to direct-emission baselines. We further validate this pathway experimentally using commercially available Pd/Al2O3 catalysts for CH4 thermochemical oxidation and Bi2O3 catalysts for CO2 electroreduction in a porous solid electrolyte reactor. Residual heat generated during CH4 oxidation enhances downstream CO2 electroreduction, enabling 97.2 ± 1.2% Faradaic efficiency toward separation-free formate at 150 mA cm−2 and 45 °C. These results validate that commercially relevant catalysts and thermally coupled operation can deliver experimentally validated performance aligned with system-level projections. This framework establishes a scalable strategy for embedding carbon circularity into wastewater infrastructure and transforming wastewater treatment plants into distributed platforms for low-carbon chemical production. The study assesses and experimentally validates a process that couples thermochemical methane oxidation with electrochemical carbon dioxide reduction to formate, enabling reduced greenhouse gas emissions and internal carbon reuse in wastewater treatment systems.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Net-negative carbon valorization in wastewater treatment via sequential thermochemical-electrochemical coupling
Date Crossref
17/08/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

CO2 Reduction Techniques and CatalystsAmmonia Synthesis and Nitrogen ReductionChemical Looping and Thermochemical Processes

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