Po 150 rokoch sme sa konečne dostali k prelomu smerom k CO2

Počas storočia a pol sa výskumníci snažia zistiť, ako urobiť niečo užitočné, keď sa v atmosfére vznáša všetok oxid uhličitý. Máme veľa vecí, vydávame ich vždy, keď vydýchame, ale všetko, čo robíme, je visieť v atmosfére, čo robí našu planétu teplejšou a spôsobuje celý rad potenciálne veľmi nepríjemných vedľajších účinkov v procese.

Vedci by naozaj milujú nájsť spôsob, ako to všetko premeniť na palivo, ktoré by pravdepodobne zabilo dva vtáky s jedným kameňom tým, že nám poskytne náhradu za fosílie produkujúce skleníkové plyny. Ale to bolo ľahšie povedané, než urobené: Vedci sa nielenže snažili zistiť, ako ukladať čokoľvek, čo sa redukuje z oxidu uhličitého, ale stále sa snažia pochopiť, ako môže byť redukcia oxidu uhličitého v prvom rade katalyzovaná.

Inými slovami, vedci sa v podstate rozprávali s CO2 už od polovice 19. storočia, miešali ho s rôznymi materiálmi, ohrievali ho atď., Len občas dosahovali reakciu („150 rokov“ je odkazom na experiment z roku 1869 v výskumníci používali elektrokatalyzátor na premenu CO2 na kyselinu mravčiu, konzervačnú látku). Hoci výskumníci tento potenciál už dlho chápali, nerozumeli tomu, čo tieto reakcie odohrali. To umožnilo vykonávať experimenty kontrolovaným spôsobom až doteraz, vďaka novému experimentu, ktorý uskutočnili výskumní pracovníci na Columbia University School of Engineering. Zistenia z ich práce boli dnes publikované v Zborník Národnej akadémie vied.

„Začali sme to robiť tak, ako to robia iní ľudia, a to prostredníctvom pokusov a omylov, a hrať si s rôznymi materiálmi, aby zistili, ako efektivita konverzie CO2 závisí od materiálových vlastností,“ povedala vedúca autorka Irina Chernyshova, spolupracovníčka výskumu na Columbia University School of Inžinierstva a aplikovaných vied, hovorí Inverzné. "Ale to by mohlo trvať život."

Ich prelom, Chernyshova vysvetľuje, má čo do činenia s procesom elektrochemickej redukcie, alebo konverzie CO2 na jednoduchšiu molekulu pridaním elektrickej energie. Pomocou Ramanovej spektroskopie s vylepšeným povrchom mohol tím prvýkrát pozorovať, že oxid uhličitý môže byť redukovaný pomocou jediného intermediárneho karboxylátu, ktorý sa pripája na povrch uhlíkových a kyslíkových molekúl namiesto dvoch.

„Už 150 rokov to ľudia vedia, že je to možné, ale 150 rokov ich nemohli komercializovať, pretože to robia nesystematicky,“ povedal Chernyshova. „Nemôžete zobraziť všetky materiály vo všetkých možných kombináciách.“

Teraz, keď vedia lepšie porozumieť elektroredukcii oxidu uhličitého, výskumníci na celom svete majú teraz oveľa lepšie vodiace koľajnice pre svoj vlastný výskum, a to nielen v oblasti obnoviteľnej energie, ale s cieľom znížiť CO2 na ľubovoľný počet užitočných molekúl, napríklad hnojív., A pretože vieme viac o príslovečnom „kroku jedna“ tohto procesu, experimenty sú oveľa lacnejšie a ľahšie realizovateľné, dúfajme, že sa to prejaví.

„S týmito vedomosťami a výpočtovou silou,“ hovorí spoluautorka článku Sathish Ponnurangam v tlačovej správe, „výskumníci budú schopní presnejšie predpovedať reakciu na rôznych katalyzátoroch a špecifikovať tie najsľubnejšie, ktoré možno ďalej syntetizovať a testované."

Popri snahe katalyzovať CO2 pomocou priameho slnečného žiarenia, procesu, ktorý je viac známy ako umelá alebo polopríprava fotosyntézy, pretože inšpirácia čerpá z rastlín, úsilie o premenu CO2 na palivo alebo priedušný vzduch získava paru. Začiatkom tohto mesiaca výskumníci z University of Cambridge v Spojenom kráľovstve prišli na to, ako účinnejšie rozdeliť molekuly vody na vodík (ktorý možno použiť ako palivo) a kyslík pomocou enzýmu nachádzajúceho sa v riasach nazývaných hydrogenáza.