Pēc 150 gadiem mēs beidzot atradām izrāvienu ceļā uz CO2 degvielas patēriņu

Gadsimtu un pusi vai vairāk, pētnieki ir mēģinājuši noskaidrot, kā darīt kaut ko noderīgu ar visu oglekļa dioksīdu, kas peld apkārt atmosfērā. Mums ir daudz sīkumu, mēs to izstarojam katru reizi, kad izelpojam, bet viss, ko darām, ir karājas atmosfērā, padarot mūsu planētu siltāku un izraisot vairākus potenciāli ļoti nepatīkamus blakusparādības šajā procesā.

Zinātnieki to darītu tiešām patīk atrast veidu, kā to visu pārvērst par degvielu, kas, iespējams, nogalinātu divus putnus ar vienu akmeni, dodot mums aizvietotāju siltumnīcefekta gāzu emisijām. Bet tas ir vieglāk pateikts nekā izdarīts: ne tikai zinātnieki cīnījušies, lai noskaidrotu, kā uzglabāt visu, kas samazinās no oglekļa dioksīda, bet viņi joprojām cīnās, lai saprastu, kā oglekļa dioksīda samazināšanu var pat katalizēt.

Citiem vārdiem sakot, zinātnieki būtībā ir sajaukušies ar CO2 kopš 19. gadsimta vidus, sajaucot to ar dažādiem materiāliem, sildot to utt., Tikai reizēm sasniedzot reakciju (“150 gadi” ir atsauce uz 1869. gada eksperimentu ko pētnieki izmantoja elektrokatalizatoru, lai pārvērstu CO2 par skudrskābi, konservantu). Bet, lai gan pētnieki jau sen saprata šo potenciālu, viņi īsti nesaprata, kas notika šīs reakcijas. Tas padara eksperimentu veikšanu kontrolētā veidā neiespējamu līdz šim, pateicoties jaunam eksperimentam, ko veica Kolumbijas Universitātes Inženieru skolas pētnieki. To darba rezultāti tika publicēti šodien Valsts Zinātņu akadēmijas darbi.

“Mēs sākām to darīt, kā to dara citi cilvēki, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, un spēlējam ar dažādiem materiāliem, lai redzētu, kā CO2 konversijas efektivitāte ir atkarīga no materiālu īpašībām,” vadošais autors Irina Chernyshova, Kolumbijas Universitātes augstskolas asociētais zinātnieks. Inženierzinātne un lietišķā zinātne Apgrieztā. "Bet tas varētu aizņemt mūžu."

Viņu izrāviens, Chernyshova skaidro, ir saistīts ar elektroķīmiskās reducēšanas procesu vai CO2 pārveidošanu par vienkāršāku molekulu, pievienojot elektroenerģiju. Izmantojot virsmas uzlaboto Ramana spektroskopiju, komanda pirmo reizi varēja novērot, ka oglekļa dioksīdu var samazināt, izmantojot vienu starpkarboksilātu, kas pievienojas oglekļa un skābekļa molekulu virsmai, nevis divi.

„150 gadus cilvēki to zina, ka tas ir iespējams, bet viņi 150 gadus to nevarēja komercializēt, jo viņi to dara sistemātiski,” saka Chernyshova. “Visu iespējamo kombināciju nevar apskatīt.”

Tagad, kad viņi labāk izprot oglekļa dioksīda elektrovadīšanu, pētniekiem visā pasaulē tagad ir daudz labākas vadlīnijas savam pētījumam, ne tikai atjaunojamās enerģijas jomā, bet ar mērķi samazināt CO2 daudzumu jebkurā noderīgākā molekulā, piemēram, mēslošanas līdzekļos.. Un tāpēc, ka mēs vairāk uzzinām par šī procesa proverbial “soli pirmais”, eksperimenti iegūst daudz lētāku un vieglāku izpildi, cerams, ka tas būs iedarbīgs.

"Ar šīm zināšanām un skaitļošanas spēku," saka papīra autors Sathish Ponnurangam preses paziņojumā, "pētnieki varēs precīzāk prognozēt reakciju uz dažādiem katalizatoriem un norādīt visdaudzsološākos, ko var vēl sintezēt, un pārbaudīts. ”

Līdztekus centieniem katalizēt CO2, izmantojot tiešus saules starus, procesu, kas pazīstams kā mākslīgā vai daļēji mākslīgā fotosintēze, pateicoties iedvesmojumam no augiem, centieni pārveidot CO2 par degvielu vai elpojošu gaisu kļūst tvaiks. Šomēnes pētnieki Kembridžas Universitātē Apvienotajā Karalistē noskaidroja, kā efektīvāk sadalīt ūdens molekulas ūdeņradī (ko var izmantot kā degvielu) un skābekli, izmantojot fermentu, kas atrodams aļģēs, ko sauc par hidrogenāzi.