Nie ma wątpliwości, że zmiana klimatu jest bardzo poważnym (i pogarszającym się) problemem. Według ostatniego raportu Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), nawet gdyby wszystkie uprzemysłowione narody świata stały się neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla z dnia na dzień, problem nadal by się nasilał. Krótko mówiąc, nie wystarczy przestać pompować megatony CO2 w atmosferę; musimy też zacząć usuwać to, co już tam umieściliśmy.
Tutaj zaczyna się technika zwana wychwytywaniem (lub usuwaniem) węgla. Międzynarodowy zespół naukowców z University of Waterloo, Ontario, wzorując się na naturze, stworzył „sztuczny liść”, który naśladuje prawdziwe możliwości szorowania węgla. Ale zamiast zmieniać atmosferyczny CO2 w źródło paliwa dla siebie liść zamienia je w przydatne paliwo alternatywne.
Badania zespołu zostały opisane w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie Energia Natury. Zespołem kierował Yimin A. Wu, badacz z Center for Nanoscale Materials w Argonne National Laboratory (ANL) w Illinois oraz profesor inżynierii z Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Dołączyli do niego naukowcy z obu instytucji, a także California State University (Northridge) i City University of Hong Kong.
W naturze zielone rośliny przekształcają atmosferyczny CO2 i wodę w glukozę i tlen w procesie fotosyntezy. Jest to możliwe dzięki pigmentowi chlorofilowemu, który absorbuje światło słoneczne o różnych długościach fali (fioletowo-niebieska i pomarańczowo-czerwona) w celu zasilania reakcji chemicznych. Glukoza jest następnie wykorzystywana przez rośliny jako źródło paliwa, podczas gdy tlen jest uwalniany.
Jak wyjaśnił Wu, on i jego zespół wykorzystali ten sam pomysł do zaprojektowania sztucznego liścia, który opiera się na bardzo podobnym procesie, ale wytwarza różne produkty końcowe. „Nazywamy to sztucznym liściem, ponieważ naśladuje prawdziwe liście i proces fotosyntezy” - powiedział. „Liść wytwarza glukozę i tlen. Produkujemy metanol i tlen. ”
Kluczem do tego procesu (nad którym Wu i jego koledzy pracują od 2015 r.) Jest tlenek miedziawy, tani czerwony proszek, który jest chemicznie skonstruowany tak, aby zawierał jak najwięcej ośmiościennych cząstek. Ten proszek powstaje w wyniku reakcji chemicznej, gdy glukozę, octan miedzi, wodorotlenek sodu i dodecylosiarczan sodu dodaje się do wody ogrzanej do określonej temperatury.
Proszek ten jest następnie dodawany do wody, gdzie służy jako katalizator podczas pompowania dwutlenku węgla, a symulator słoneczny świeci wiązkę białego światła w roztworze. Powstała reakcja chemiczna wytwarza gazowy tlen (poprzez fotosyntezę) podczas gdy CO2, woda i roztwór proszku są przekształcane w metanol. Ponieważ metanol ma niższą temperaturę wrzenia niż woda, roztwór ogrzewa się i metanol zbiera się podczas odparowywania.
Proces ten odzwierciedla podobne badania przeprowadzone na Uniwersytecie Cambridge w Wielkiej Brytanii, gdzie naukowcy opracowali urządzenie wykorzystujące fotosyntezę wytwarzaną przez światło słoneczne i kobaltowe pochłaniacze światła do zamiany wody i CO2 gaz do gazu syntezowego. Substancja ta jest wytwarzana z mieszaniny wodoru i tlenku węgla i jest stosowana do produkcji paliw alternatywnych, farmaceutyków, tworzyw sztucznych i nawozów.
Jest również podobny do koncepcji „sztucznego drzewa” opracowanej przez Klausa Lacknera, dyrektora Lenfest Center for Sustainable Energy na Columbia University. Wiele lat temu Lackner zaproponował metodę, w której „drzewa” z plastikowymi liśćmi pokrytymi żywicą mogłyby usunąć aż 100 razy więcej CO2 z powietrza jak naturalne drzewa. Gdy liście wchłoną jak najwięcej dwutlenku węgla, są one umieszczane w wodzie w celu wytworzenia biopaliw.
Taki proces jest ekscytujący z dwóch powodów. Przede wszystkim usunięcie dwutlenku węgla (głównego czynnika przyczyniającego się do globalnego ocieplenia) z atmosfery pomoże spowolnić zmiany klimatu. Po drugie, powstałe w ten sposób paliwa alternatywne pozwolą ludziom nadal polegać na samochodach nieelektrycznych, co da nam więcej czasu na przejście do życia neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla. Lub jak Wu powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Oczekuje się, że ta technologia zmniejszy CO2 emisje z koncernów naftowych, samochodowych i stalowych. Może również dostarczać czyste i zrównoważone paliwa, metanol, do pojazdów i samolotów. Metanol jest również surowcem w przemyśle chemicznym do produkcji tworzyw sztucznych i włókien. Zapewnia to rozwiązanie w celu zmniejszenia emisji CO2 i produkcji zrównoważonych paliw dla zielonej gospodarki ”.
W przyszłości zostaną podjęte dodatkowe kroki w celu zwiększenia wydajności metanolu i komercjalizacji opatentowanego procesu, aby można go było wykorzystać do celów przemysłowych. „Jestem bardzo podekscytowany potencjałem tego odkrycia w zakresie zmiany gry”, dodał Wu. „Zmiana klimatu jest pilnym problemem i możemy pomóc w zmniejszeniu emisji CO2 przy jednoczesnym tworzeniu paliwa alternatywnego ”.
