Kinesiske forskere har laget en ny katalysator basert på jern-nanopartikler, som er i stand til å "for alltid" konvertere vanlig karbondioksid og hydrogen til en blanding av hydrokarboner, likt bensin, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Nature Communications.
I løpet av de siste 200 årene har kull, olje og gass vært de viktigste motorene i vår sivilisasjon, grunnlaget for dens økonomiske og sosiale utvikling. Forbrenning av drivstoff har ført til at en enorm mengde CO2 slippes ut i atmosfæren, som i dag forårsaker negative klimaendringer. Å konvertere CO2 til brensel og kjemikalier vil ikke bare hjelpe oss å bekjempe oppvarming, men også løse problemet med ressursuttømming, sier Jian Sun fra Institute of Chemical Physics i Dalian, Kina og hans kolleger.
De siste årene har forskere aktivt forsøkt å finne en måte å konvertere atmosfærisk CO2 til biodrivstoff og andre nyttige stoffer. For eksempel designet fysikere i Chicago i juli en solcelle som bruker lysenergi for å bryte ned CO2 og produsere karbonmonoksid og hydrogen, og i oktober opprettet kollegene ved Oak Ridge National Laboratory en katalysator som konverterer karbondioksid til vanlig alkohol.
I prinsippet kan begge allerede brukes til energilagring, men disse katalysatorene har to store ulemper. De mislykkes raskt og krever rengjøring etter flere titalls timers drift, og slipper også mange biprodukter.
Sun og teamet hans løste begge disse problemene - katalysatoren deres konverterer praktisk talt alt karbondioksid til hydrokarboner som danner grunnlaget for bensin og andre høyeoktan drivstoff, mens de arbeider i minst 1000 timer (halvannen måned) under "normale" industrielle forhold.
Det består av to komponenter - nanopartikler av en forbindelse av jernoksid og natrium, samt de såkalte zeolitter. Zeolitter er hule nanopartikler av aluminiumsilikat, som i dag brukes mye til vannrensing og for å "pakke" forskjellige katalysatorer, hvor inntreden av molekyler i zeolittene merkbart endrer egenskapene og gjør at de ofte oppfører seg mye mer aktivt enn i fri form.
Som forskerne bemerker, spiller hver komponent en annen rolle i dette tilfellet - jern-nanopartikler "bryter" karbondioksydmolekyler og tvinger den til å kombinere med hydrogenatomer, og zeolitter og fylling av disse bidrar til forening av slike "halvfabrikata" i lange kjeder med hydrokarboner.
Kombinasjonen av disse komponentene, ifølge kinesiske kjemikere, gjør det mulig å oppnå den faktiske "evigheten" til en slik katalysator. Effektiviteten, som nevnt av forskere, falt med bare 6% i løpet av de første 300 driftstimene og endret seg da ikke, noe som indikerer at det er stabilt og vil forbli i denne formen mye lenger enn 1000 timer. I tillegg blir 96% av karbondioksid omdannet til en bensinanalog, og bare 4% av CO2 blir omdannet til metan.
Salgsfremmende video:
Videre kan "buketten" av hydrokarboner endres fleksibelt ved å øke eller redusere andelen hydrogen og CO2 i blandingen og ved å variere typen zeolit som brukes som "pakking" for jern-nanopartikler. Ved å bruke solcellepaneler som energikilde for å varme opp denne gassblandingen og pumpe den gjennom en katalysator, er det mulig å lagre solenergi effektivt i form av et vanlig drivstoff for alle uten å skade miljøet, konkluderer Sun og hans kolleger.
