Oxid uličitý z atmosféry nielen zmizne, no stane sa cennou látkou, tvrdia vedci. Ich zariadenie nám môže pomôcť zachrániť planétu
Výskumníci z MIT predstavili zariadenie, ktoré dokáže pretvoriť oxid uhličitý na rôzne užitočné látky a je ekonomicky výhodné.
Globálne otepľovanie dnes predstavuje problém, ktorý si vyžaduje okamžité a rázne riešenie. Svet sa ale zatiaľ nedokáže odpútať od fosílnych palív, pretože nám chýba rovnako efektívny, no čistý zdroj energie.
Výskumníci z MIT ale vo svojej novej práci predstavili praktickejší a ekonomickejší spôsob, ako by sme mohli zachytiť oxid uhličitý a pretvoriť ho na užitočné produkty, napríklad ďalšie palivo či dokonca stavebné materiály. Viacero výskumníkov sa v minulosti pokúšalo o to isté, no ich práca nedokázala priniesť sľubný koncept, ktorý by bol aj ekonomicky výhodný.
Oxid uhličitý ako cenná látka
Nová štúdia prináša spôsob, ktorý by mohol viesť k rapídnym zlepšeniam v rôznych elektrochemických systémoch. Autori zároveň naznačujú, že vďaka ich zisteniam by sa už čoskoro mohol stať oxid uhličitý cennou komoditou. Systém, ktorý v rámci štúdie predstavili sa vyznačuje novými elektródami, ktoré zvyšujú efektivitu konverzie oxidu uhličitého.
“Problém s oxidom uhličitým je jedným z najväčších problémov modernej doby. Ľudstvo sa pokúša využiť akúkoľvek páku k dispozícii, aby sa s týmto problémom vysporiadalo. Preto považujeme za kľúčové nájsť praktické spôsoby odstraňovania tohto skleníkového plynu, ktorý vychádza buď z rôznych fabrík a elektrární, alebo oxid uhličitý stiahneme priamo z atmosféry alebo oceánu. Keď ale stiahneme oxidu uhličitý, musíme ho niekam uložiť,” tvrdí Kripa Varanasi, jeden z autorov štúdie.
V rámci novej štúdie výskumníci skúmali elektrochemický proces, ktorý by dokázal pretvoriť CO2 na etylén. Ide o široko používanú chemickú látku, ktorá môže byť použitá na výrobu plastov alebo rôznych palív. Výskumníci ale hovoria, že pomocou tohto elektrochemického pokusu môžu z oxidu uhličitého vytvoriť aj mnoho ďalších dôležitých chemických látok, napríklad metán, metanol, oxid uhoľnatý a iné.
Momentálne sa napríklad etylén predáva za cenu tisíc dolárov na tonu. Cieľom štúdie bolo preto túto cenu buď dorovnať alebo podliezť. Elektrochemický proces konverzie oxidu uhličitého na etylén zahŕňa vodný roztok a katalyzátor, ktorý prichádza do kontaktu s elektrickým prúdom. Proces prebieha v zariadení, ktoré sa nazýva elektróda na difúziu plynu.
Neprehliadni
Existujú dve protichodné vlastnosti, ktoré robia dobrú difúznu elektródu. Tento komponent musí byť dobrým elektrickým vodičom, no zároveň musí byť hydrofóbny, teda odpudzovať vodu. Ako autori štúdie vysvetľujú, spravidla si musia vybrať, ktorú vlastnosť uprednostnia. Zvýšenie vodivosti znižuje odpudivosť vody a naopak. Autori novej štúdie chceli nájsť spôsob, ako tento konflikt obísť a po mesiacoch tvrdej driny sa im to podarilo. A riešenie je naozaj jednoduché.
Elegantné riešenie komplikovaného problému
Autori štúdie poznamenávajú, že ich elegantné riešenie zahŕňa teflon, ktorý je už dlho známy dobrými hydrofóbnymi vlastnosťami. Tento materiál ale nie je obzvlášť vodivý, čo znamená, že elektróny musia cestovať cez veľmi tenkú vrstvu katalyzátora. To vedie k výrazným poklesom napätia so vzdialenosťou. Aby tento problém vyriešili, výskumníci preplietli niekoľko medených drôtov cez veľmi tenký list teflonu.
“Táto menšia úprava nám efektívne dovolila adresovať tento problém. Získali sme možnosť ako dosiahnuť aj vodivosť aj odpudivosť vody,” hovorí Varanasi.
Výskumníci priznávajú, že výskum potenciálnych systémov, ktoré by mohli pretvoriť oxid uhličitý na iné užitočné látky, prebieha spravidla na veľmi malej škále. Autorom sa ale podarilo demonštrovať, že ich systém možno efektívne škálovať. Na to vytvorili systém, ktorý bol 10-krát väčší ako prvotný drobný testovací prototyp.
Ak by sa mal dostať tento systém do reálneho sveta, s najväčšou pravdepodobnosťou by musel byť aj 100-krát väčší ako laboratórne verzie. Autori štúdie ale dokazujú, že takéto škálovanie nie je nemožné. Vedci aj naďalej pracujú na zdokonalení tohto systému a pevne veria, že v budúcnosti by sme mohli mať spôsob, ako sa efektívne vysporiadať s emisiami oxidu uhličitého.
