Gazul utilizat pe scară largă care este produs în prezent din combustibili fosili poate fi produs în schimb de o „frunză artificială” care folosește doar lumina solară, dioxidul de carbon și apa și ar putea fi utilizat în cele din urmă pentru a dezvolta o alternativă de combustibil lichid durabil la benzină.
Dispozitivul neutru din carbon stabilește un nou punct de referință în domeniul combustibililor solari, după ce cercetătorii de la Universitatea din Cambridge au arătat că pot produce direct gazul, numit syngas, într-un mod durabil și simplu.
În loc să funcționeze cu combustibili fosili, frunza artificială este alimentată de lumina soarelui, deși funcționează eficient și în zilele înnorate și înnorate. Și spre deosebire de procesele industriale actuale pentru producerea de syngas, frunza nu eliberează suplimentar dioxid de carbon în atmosferă. Rezultatele sunt raportate în jurnalul Nature Materials.
Syngas este în prezent compus dintr-un amestec de hidrogen și monoxid de carbon și este utilizat pentru a produce o gamă largă de produse, cum ar fi combustibili, produse farmaceutice, materiale plastice și îngrășăminte.
„Este posibil să nu fi auzit de syngas, dar în fiecare zi consumi produse create cu acest material. A fi capabili să producem durabil ar fi un pas cheie în închiderea ciclului global al carbonului și în crearea unei industrii durabile a substanțelor chimice și a combustibilului”, a spus profesorul Erwin Reisner de la Departamentul de Chimie din Cambridge, care a petrecut șapte ani de muncă pentru atingerea acestui obiectiv.
Dispozitivul produs de Reisner și colegii săi este inspirat de fotosinteză, procesul natural prin care plantele folosesc energia luminii solare pentru a transforma dioxidul de carbon în alimente.
Pe frunza artificială, două absorbante de lumină, similare cu moleculele plantelor care colectează lumina soarelui, sunt combinate cu un catalizator format din elementul natural abundent de cobalt.
Când dispozitivul este scufundat în apă, un absorbant de lumină folosește catalizatorul pentru a produce oxigen. Cealaltă realizează reacția chimică care reduce dioxidul de carbon și apa în monoxid de carbon și hidrogen, formând amestecul de syngas.
Ca un beneficiu suplimentar, cercetătorii au descoperit că absorbitorii lor de lumină funcționează chiar și sub niveluri scăzute de lumina soarelui într-o zi ploioasă sau înnorată.
„Acest lucru înseamnă că nu vă limitați să utilizați această tehnologie doar în țările calde sau să gestionați procesul doar în lunile de vară”, a spus studentul Virgil Andrei, primul autor al articolului. „L-ai putea folosi din zori până în amurg, oriunde în lume.”
Au fost dezvoltate și alte dispozitive cu „frunze artificiale”, dar produc de obicei doar hidrogen. Cercetătorii din Cambridge spun că motivul pentru care au fost capabili să producă în mod durabil syngas este din cauza combinației de materiale și catalizatori pe care i-au folosit.
Acestea includ amortizoarele de lumină perovskite de ultimă generație, care asigură fotovoltaj și curent electric ridicat pentru a alimenta reacția chimică cu care dioxidul de carbon este redus la monoxid de carbon, în comparație cu amortizoarele de lumină fabricate cu siliciu sau materiale sensibile. Cercetătorii au folosit, de asemenea, cobaltul drept catalizator molecular în loc de platină sau argint. Cobaltul nu este doar ieftin, dar este mai bun la producerea de monoxid de carbon decât alți catalizatori.
Echipa caută acum modalități de a-și folosi tehnologia pentru a produce o alternativă la benzină.
Syngas este deja utilizat ca o componentă în producția de combustibili lichizi. „Ceea ce am dori să facem în continuare, în loc să creăm mai întâi syngas-urile și apoi să le transformăm în combustibil lichid, este să facem combustibilul lichid la un pas de dioxidul de carbon și de apă”, a spus Reisner, care este și coleg de Universitatea St. Johns.
Deși s-au înregistrat progrese majore în generarea energiei electrice din surse regenerabile de energie, cum ar fi eoliană și fotovoltaică, Reisner spune că dezvoltarea benzinei sintetice este vitală, deoarece curentul electric poate satisface doar aproximativ 25% din cererea noastră totală a energiei globale. „Există o cerere puternică de combustibili lichizi pentru transport”, a spus el.
„Ne propunem să creăm produse durabile, cum ar fi etanolul, care pot fi utilizate cu ușurință ca combustibil”, a spus Andrei. „Este dificil să-l producem la un pas de lumina soarelui folosind reacția de reducere a dioxidului de carbon. Dar suntem siguri că mergem în direcția corectă și că avem catalizatorii potriviți, deci credem că vom putea produce un dispozitiv care să poată demonstra acest proces în viitorul apropiat.” Sursa: Virgil Andrei
