Nem kétséges, hogy az éghajlatváltozás egy nagyon súlyos (és egyre súlyosbodó) probléma. Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület (IPCC) nemrégiben készített jelentése szerint, még ha a világ minden iparosodott nemzete egy éjszakán keresztül semleges szén-dioxid-mentes lenne, a probléma tovább súlyosbodni fog. Röviden: nem elég abbahagyni a megaton szénhidrogének szivattyúzását2 a légkörbe; el kell kezdenünk eltávolítani azt is, amit már ott tettünk.
Ebben az esetben játszik szerepet a szén-leválasztás (vagy -szén-eltávolítás) néven ismert technika. A természetből kiindulva egy nemzetközi kutatócsoport az Ontarioi Waterloói Egyetemen létrehozott egy “mesterséges levelet”, amely utánozza az igazi szénmosási képességeket. Ahelyett, hogy a légköri CO-t fordítaná2 önmagában tüzelőanyag-forrásként a levél hasznos alternatív üzemanyagvá alakítja.
A csoport kutatását egy cikkben írták le, amely a közelmúltban jelent meg a folyóiratban Természet Energia. A csoportot Yimin A. Wu vezette, az illinoisi Argonne Nemzeti Laboratórium (ANL) nanoméretű anyagok kutatóközpontjának kutatója és a Waterloo Nanotechnológiai Intézet (WIN) mérnöki professzora. Csatlakoztak mindkét intézmény, valamint a Kaliforniai Állami Egyetem (Northridge) és a Hongkongi Városi Egyetem kutatói.
A természetben a zöld növények átalakítják a légköri CO-t2 és vizet glükózzá és oxigénné a fotoszintézis folyamatán keresztül. Ez a pigment-klorofillnek köszönhető, amely több hullámhosszon (lila-kék és narancssárga-piros) elnyeli a Nap fényét a kémiai reakciók elősegítésére. A glükózt ezután a növények tüzelőanyag-forrásként használják, miközben az oxigéngáz felszabadul.
Amint Wu elmagyarázta, ő és csapata ugyanazt az ötletet használta a mesterséges levél megtervezéséhez, amely nagyon hasonló folyamaton alapszik, de eltérő végtermékeket állít elő. "Mesterséges levélnek nevezzük, mert utánozza a valódi leveleket és a fotoszintézis folyamatát" - mondta. „Egy levél termel glükózt és oxigént. Gyártunk metanolt és oxigént. ”
A folyamat kulcsa (amelyen Wu és munkatársai 2015 óta dolgoznak) a réz-oxid, egy olcsó vörös por, amelyet kémiailag úgy terveztek, hogy minél több nyolc oldalú részecske legyen. Ezt a port kémiai reakcióval állítják elő, amikor glükózt, réz-acetátot, nátrium-hidroxidot és nátrium-dodecil-szulfátot adnak a vízhez, amelyet egy meghatározott hőmérsékleten hevítenek.
Ezt a port ezután a vízhez adják, ahol katalizátorként szolgál, amint szén-dioxidot szivattyúznak, és egy napenergia-szimulátor fehér fény fénysugarat ragyog az oldatba. A kapott kémiai reakció oxigéngázt termel (fotoszintézis útján), míg a CO2A vizet és a poroldatot metanolmá alakítják. Mivel a metanol forráspontja alacsonyabb, mint a víznél, az oldatot melegítjük, és a metanolt elpárologtatva összegyűjtjük.
Ez a folyamat tükrözi az Egyesült Királyságban a Cambridge-i Egyetemen végzett hasonló kutatásokat, ahol a kutatók kifejlesztettek egy olyan eszközt, amely napfény és kobalt fényelnyelők által előállított fotoszintézist használ a víz és a CO2 gázt szénhidrogénekbe. Ezt az anyagot hidrogén és szén-monoxid keverékéből állítják elő, és alternatív üzemanyagok, gyógyszerek, műanyagok és műtrágyák gyártásához használják.
Hasonló a „mesterséges fa” koncepcióhoz, amelyet Klaus Lackner dolgozott ki, a Columbia Egyetem Lenfest Fenntartható Energia Központjának igazgatója. Évekkel ezelőtt Lackner olyan módszert javasolt, amelyben a gyantával bevont műanyag levelekkel rendelkező „fák” akár 100-szor is eltávolíthatják a CO2 a levegőből, mint természetes fák. Miután a levelek amennyire csak lehetséges, felszívódtak a szén-dioxid, vízbe helyezik őket, hogy bioüzemanyagokat hozzanak létre.
Az ilyen folyamat két okból izgalmas. Mindenekelőtt a szén-dioxid (a globális felmelegedés elsődleges tényezője) légkörből történő eltávolítása elősegíti a klímaváltozás lassítását. Másodszor, az így kapott alternatív üzemanyagok lehetővé teszik az emberek számára, hogy továbbra is támaszkodjanak a nem elektromos autókra, ezáltal több időt adva nekünk a szén-semleges életmódra való áttéréshez. Vagy ahogy Wu e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„Ez a technológia várhatóan csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást2 az olajipari, autóipari és acélipari vállalatok kibocsátása. Tiszta és fenntartható üzemanyagokat, metanolt is biztosíthat járművekhez és repülőgépekhez. A metanol a vegyipar alapanyaga is a műanyagok és rostok előállításában. Ez megoldást kínál a CO2-kibocsátás csökkentésére és a zöld gazdaság számára fenntartható üzemanyagok előállítására. ”
A jövőben további lépéseket tesznek a metanol hozamának növelésére és a szabadalmaztatott eljárás kereskedelmére, hogy ipari célokra felhasználható legyen. "Nagyon izgatott vagyok azért, mert ez a felfedezés megváltoztathatja a játékot" - tette hozzá Wu. „Az éghajlatváltozás sürgős probléma, és segíthetünk a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésében2 ugyanakkor alternatív üzemanyagot is létrehoz. ”
