Kép forrása: ChatGPT
A szén-dioxidot általában a globális felmelegedés egyik fő hajtóerejeként emlegetik, ugyanakkor a modern ipari társadalmak elkerülhetetlen mellékterméke is. Különösen azokban az ágazatokban, ahol az elektromos energia önmagában nem elegendő – például a légi közlekedésben, a hajózásban vagy a vegyipar egyes területein – a folyékony üzemanyagok belátható időn belül továbbra is nélkülözhetetlenek maradnak. Egy új kínai kutatás most olyan megoldást mutat be, amely a napfény, a víz és a CO2 felhasználásával üzemanyagok előállítására alkalmas alapanyagot hoz létre. A mesterséges fotoszintézis új formája így egyszerre kínál klímavédelmi és ipari perspektívát.
A tanulmány szerint a szén-dioxid napenergia segítségével hasznosítható üzemanyag-előanyaggá alakítható. Az eljárás egy régóta ismert elvre épül: a növények napfény segítségével energiadús anyagokat állítanak elő szén-dioxidból. Ennek technikai másolása azonban eddig alacsony hatékonyságú és nehezen szabályozható volt. Az új módszer egy kulcsfontosságú akadályt küszöböl ki, ráadásul anélkül, hogy olyan kiegészítő vegyszereket igényelne, amelyeket később el kellene távolítani vagy ártalmatlanítani kellene. Ez jelentős előrelépés a klímabarát üzemanyagok fejlesztésében, írja a Focus.
A fotoszintézis elvének ipari alkalmazása
Az eljárást a Chinese Academy of Sciences és a Hong Kong University of Science and Technology kutatói dolgozták ki. A kutatás középpontjában két nehezen összehangolható reakció áll: a szén-dioxid redukciója és a víz elektronforrásként való felhasználása.
A kulcs egy ezüsttel módosított volfrám-trioxid alapú anyag, amely a növényekben található plasztokinon molekulához hasonló szerepet tölt be. Fény hatására elektronokat tárol, majd szabályozott módon adja tovább azokat. Ennek köszönhetően a reakcióhelyeken elegendő töltés marad a szén-dioxid hatékony átalakításához.
A közvetlen végtermék szén-monoxid, amely az iparban fontos alapanyag a szintézisgázok előállításához. Ezekből további lépések során folyékony üzemanyagok, például benzin vagy kerozin készíthetők. A tanulmány bemutatja, hogy ez a kulcsfontosságú előanyag kizárólag napfény, víz és CO2 felhasználásával is előállítható.
Szén-monoxidból szintetikus üzemanyag
A módszer nem csupán elméleti koncepció, hanem mérhető eredményeket is hozott. Egy gramm felhasznált anyag óránként körülbelül 1,5 millimol szén-monoxidot termel. Ez az érték mintegy százszor magasabb, mint azoknál az eljárásoknál, amelyek nem alkalmaznak elektron-tároló rendszert. A reakció kizárólag napfény segítségével zajlik, külső áramforrás nélkül, és csak szén-dioxidot valamint vizet igényel.
Az eredményeket egy kobalt-ftalocianin alapú katalizátorral érték el, amelyet volfrám-oxiddal kombináltak. A volfrám-oxid a reakció során két oxidációs állapot között váltakozik, ami stabilizálja a folyamatot és megakadályozza az elektronok elvesztését. A kutatók szerint ez a reverzibilis mechanizmus jelenti a mesterséges fotoszintézis egyik korábbi gyenge pontjának megoldását. Az elektron-tárolási elv ráadásul más katalizátorokkal is működőképesnek bizonyult, ami növeli az ipari alkalmazhatóság esélyét.
A szerzők bioinspirált stratégiáról beszélnek a szén-dioxid hatékony fotokémiai redukciójára, valamint egy univerzális megközelítésről a napenergiával előállított üzemanyagok gyártásában. Bár jelenleg még laboratóriumi kutatásról van szó, és nincsenek adatok a költségekről vagy a tömeggyártásról, az eredmények fontos lépést jelenthetnek a megújuló energia és az energiaigényes iparágak közötti technológiai szakadék áthidalásában.
Kapcsolódó anyagok:
Bemutattak egy hűtőszekrény méretű gépet, mely a levegőből állít elő benzint
A nyitókép csak illusztráció, forrás: ChatGPT
