Θα μπορούσε ένα νανοϋλικό να μειώσει το Φαινόμενο του θερμοκηπίου;

Μέχρι τώρα προσπαθούμε σε παγκόσμιο επίπεδο να μειώσουμε τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, με πράσινα αυτοκίνητα, πιο πράσινα power plants. Κάποιοι ερευνητές όμως, εστιάζουν σε μια διαφορετική προσέγγιση με αφαίρεση από την ατμόσφαιρα των επιβλαβών αερίων που έχουν απελευθερωθεί.

Πολλοί πιστεύουν ότι η λύση αυτή δεν είναι ούτε πρακτική, ούτε επαρκής. Όταν όμως οι προσπάθειες για μείωση των εκπομπών αποτυγχάνουν, τότε η πρόταση έρχεται στο τραπέζι.

Πώς γίνεται η διάσπαση του διοξειδίου του άνθρακα σε οξυγόνο και μονοξείδιο του άνθρακα

Η διάσπαση του μορίου του διοξειδίου του άνθρακα απαιτεί πολύ ενέργεια που έρχεται σε αντίθεση με τον περιβαλλοντικό σκοπό. Για να επιταχύνουν την αντίδραση και να μειώσουν έτσι το ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που χρειάζεται, οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει διάφορους καταλύτες.

Ένας από αυτούς τους υποψήφιους καταλύτες είναι οι ετεροκυκλικές ενώσεις, πορφυρίνες, και συγκεκριμένα οι πορφυρίνες Κοβαλτίου. Όταν προστίθενται σε ένα διάλυμα με 2 ηλεκτρόδια, ένα ηλεκτρολύτη και διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα, οι πορφυρίνες έλκονται από τον ηλεκτρολύτη. Αυτό κάνει τα ηλεκτρόνια να μεταφερθούν στο διοξείδιο του άνθρακα και τελικά να διασπαστεί σε οξυγόνο και μονοξείδιο του άνθρακα.

Το πρόβλημα είναι ότι με τον καιρό οι πορφυρίνες ενώνονται μεταξύ τους και χάνουν την αποτελεσματικότητά τους. Ενώ και τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται κατά τη διαδικασία δεν είναι ιδιαίτερα φιλικά προς το περιβάλλον.

Η καινοτομία του νανοϋλικού είναι ότι κρατά τις πορφυρίνες απομονωμένες η μία από την άλλη, αφού είναι προσδεδεμένες στο υλικό μέσω ενός υποστρώματος τύπου mesh. Το διοξείδιο του άνθρακα φιλτράρεται σε αυτό το νανοϋλικό και διασπάται. Το πλαίσιο αυτό ονομάζεται covalent organic framework (COF) και κάνει τη διάσπαση του CO₂ 60 φορές πιο αποτελεσματική!

Τι γίνεται όμως με το μονοξείδιο του άνθρακα;

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι βασική πρώτη ύλη στην παραγωγή καυσίμων.

Στο μέλλον, τα εργοστάσια θα μπορούν να χρησιμοποιούν φύλλα τέτοιων νανουλικών κοντά σε περιοχές με μεγάλη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα και να το μετατρέπουν απευθείας σε μονοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια σε καύσιμο.

Μέχρι τώρα, το εργαστήριο παράγει το νανοϋλικό σε πολύ μικρές ποσότητες, μόλις 30mg τη φορά σε μια διαδικασία που απαιτεί αρκετές μέρες.

Τα επόμενα βήματα είναι το υλικό να παράγεται σε βιομηχανική κλίμακα καθώς και να βρεθούν πιο αποτελεσματικές μέθοδοι μετατροπής του μονοξειδίου του άνθρακα σε καύσιμο.

--

Πηγές:

η εικόνα ανήκει στο: wikiprogress.org

Lin, S., Diercks, C. S., Zhang, Y. B., Kornienko, N., Nichols, E. M., Zhao, Y., ... & Chang, C. J. (2015). Covalent organic frameworks comprising cobalt porphyrins for catalytic CO2 reduction in water. Science, aac8343.