Po 150 letih smo končno imeli preboj proti pretvarjanju CO2 v gorivo

Več kot pol stoletja ali več raziskovalci poskušajo ugotoviti, kako narediti nekaj koristnega z vsem ogljikovim dioksidom, ki plava v ozračju. Imamo veliko stvari, jih oddajamo vsakič, ko izdihnemo, vendar vse to počne v ozračju, zaradi česar je naš planet toplejši in povzroča številne potencialno zelo neprijetne stranske učinke v procesu.

Znanstveniki bi resnično Všeč mi je, da najdejo način, da bi vse spremenili v gorivo, kar bi verjetno ubilo dve ptici z enim kamnom in nam dali nadomestek za fosile, ki oddajajo toplogredne pline. Toda to je bilo lažje reči kot narediti: ne samo, da so se znanstveniki trudili, da bi ugotovili, kako shraniti vse kar se zmanjša iz ogljikovega dioksida, vendar se še vedno trudijo razumeti, kako se lahko zmanjšanje ogljikovega dioksida celo katalizira.

Z drugimi besedami, znanstveniki so se v bistvu zmešali z CO2 od sredine 19. stoletja, ga mešali z različnimi materiali, segrevali, itd., Le občasno dosegali reakcijo (»150 let« je sklic na eksperiment iz leta 1869 v raziskovalci so uporabili elektrokatalizator za pretvorbo CO2 v mravljično kislino, konzervans). Medtem ko raziskovalci že dolgo razumejo ta potencial, niso resnično razumeli, kaj je povzročilo te reakcije. Zaradi tega je bilo izvajanje poskusov na nadzorovan način nemogoče, do sedaj, zahvaljujoč novemu poskusu, ki so ga izvedli raziskovalci na Columbia University School of Engineering. Ugotovitve njihovega prispevka so bile objavljene danes v Ljubljani Zbornik Nacionalne akademije znanosti.

"Začeli smo to početi, kot to počnejo drugi ljudje, s poskusi in napakami ter igranjem z različnimi materiali, da bi videli, kako je učinkovitost pretvorbe CO2 odvisna od lastnosti materialov," je povedala avtorica Irina Chernyshova, raziskovalka na Columbia University School of Inženiring in uporabne znanosti, pove Inverse. "Toda to lahko traja življenje."

Njihov preboj, pojasnjuje Chernyshova, je povezan s postopkom elektrokemijske redukcije ali pretvorbo CO2 v preprostejšo molekulo z dodajanjem električne energije. S pomočjo površinsko izboljšane Ramanove spektroskopije je ekipa prvič opazila, da je ogljikov dioksid mogoče zmanjšati z uporabo enega samega vmesnega karboksilata, ki se veže na površino molekul ogljika in kisika - namesto dveh.

»Ljudje že 150 let vedo, da je to možno, vendar jih 150 let ne morejo komercializirati, ker to počnejo na nesistematičen način,« je dejala Chernyshova. "Vsega materiala ne morete pregledati v vseh možnih kombinacijah."

Zdaj, ko bolje razumejo redukcijo ogljikovega dioksida, imajo raziskovalci po vsem svetu veliko boljše vodilo za lastne raziskave, ne le na področju obnovljivih virov energije, ampak s ciljem zmanjšanja CO2 v poljubno število uporabnih molekul, na primer gnojil. In ker vemo več o pregovornem "prvem koraku" tega procesa, so eksperimenti veliko cenejši in lažji za izvedbo, upajmo, da imajo učinek.

"S tem znanjem in računsko močjo," pravi soavtorica članka Sathish Ponnurangam, bodo v raziskovalnem sporočilu "raziskovalci lahko natančneje predvideli reakcijo na različnih katalizatorjih in določili najbolj obetavne, ki jih je mogoče nadalje sintetizirati in testiran. “

Poleg prizadevanj za kataliziranje CO2 z uporabo neposredne sončne svetlobe, procesa, ki je bolj znan kot umetna ali pol umetna fotosinteza zaradi navdiha, ki ga črpa iz rastlin, se prizadevanja za pretvorbo CO2 v gorivo ali zrak, ki diha, pridobivajo na pari. V začetku tega meseca so raziskovalci na Univerzi v Cambridgeu v Združenem kraljestvu ugotovili, kako bolj učinkovito razdeliti vodne molekule v vodik (ki se lahko uporablja kot gorivo) in kisik z uporabo encima, ki ga najdemo v algah, imenovanih hidrogenaza.