Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature Communications, chińscy naukowcy stworzyli nowy katalizator oparty na nanocząsteczkach żelaza, zdolny do „na zawsze” przekształcenia zwykłego dwutlenku węgla i wodoru w mieszaninę węglowodorów, podobną do benzyny.
„W ciągu ostatnich 200 lat węgiel, ropa i gaz były głównymi motorami naszej cywilizacji, podstawą jej rozwoju gospodarczego i społecznego. Spalanie paliwa doprowadziło do uwolnienia do atmosfery ogromnej ilości CO2, który dziś powoduje negatywne zmiany klimatyczne. Przetwarzanie CO2 na paliwa i chemikalia nie tylko pomoże nam walczyć z ociepleniem, ale także rozwiąże problem wyczerpywania się zasobów”- powiedział Jian Sun z Instytutu Fizyki Chemicznej w Dalian w Chinach i jego współpracownicy.
W ostatnich latach naukowcy aktywnie próbowali znaleźć sposób na przekształcenie atmosferycznego CO2 w biopaliwa i inne przydatne substancje. Na przykład w lipcu zeszłego roku fizycy z Chicago zaprojektowali ogniwo słoneczne, które wykorzystuje energię świetlną do rozkładania CO2 i wytwarzania tlenku węgla i wodoru, aw październiku ich koledzy z Oak Ridge National Laboratory stworzyli katalizator, który przekształca dwutlenek węgla w zwykły alkohol.
Zasadniczo oba można już stosować do magazynowania energii, ale te katalizatory mają dwie główne wady. Szybko zawodzą i wymagają czyszczenia po kilkudziesięciu godzinach pracy, a także wydzielają wiele produktów ubocznych.
Sun i jego zespół rozwiązali oba te problemy - ich katalizator przekształca praktycznie cały dwutlenek węgla w węglowodory, które stanowią podstawę benzyny i innych wysokooktanowych paliw, pracując co najmniej 1000 godzin (półtora miesiąca) w „normalnych” warunkach przemysłowych.
Składa się z dwóch składników - nanocząstek związku tlenku żelaza i sodu oraz tak zwanych zeolitów. Zeolity to puste w środku nanocząstki krzemianu glinu, które są dziś szeroko stosowane do oczyszczania wody i do „pakowania” różnych katalizatorów, których wnikanie do zeolitów cząsteczek wyraźnie zmienia ich właściwości i często powoduje, że zachowują się znacznie aktywniej niż w postaci wolnej.
Jak zauważają naukowcy, każdy składnik odgrywa w tym przypadku inną rolę - nanocząsteczki żelaza „rozbijają” cząsteczki dwutlenku węgla i zmuszają je do łączenia się z atomami wodoru, a zeolity i ich wypełnienia przyczyniają się do unifikacji takich „półproduktów” w długie łańcuchy węglowodorów.
Połączenie tych składników, zdaniem chińskich chemików, umożliwia osiągnięcie faktycznej „wieczności” takiego katalizatora. Jego skuteczność, jak zauważają naukowcy, spadła tylko o 6% w ciągu pierwszych 300 godzin działania, a następnie nie uległa zmianie, co wskazuje, że jest stabilny i pozostanie w tej formie znacznie dłużej niż 1000 godzin. Ponadto 96% dwutlenku węgla jest przekształcane w analog benzyny, a tylko 4% CO2 jest przekształcane w metan.
Film promocyjny:
Ponadto „bukiet” węglowodorów można elastycznie zmieniać, zwiększając lub zmniejszając udział wodoru i CO2 w mieszaninie oraz zmieniając rodzaj zeolitu, który jest używany jako „wypełnienie” nanocząstek żelaza. Wykorzystując panele słoneczne jako źródło energii do ogrzania tej mieszaniny gazów i przepompowania jej przez katalizator, możliwe jest wydajne i dość tanie magazynowanie energii słonecznej w postaci wspólnego paliwa dla wszystkich, bez szkody dla środowiska - konkludują Sun i jego koledzy.
