Uusi kuparipohjainen materiaali voisi auttaa kemistejä kierrättämään ei-toivottuja kasvihuonekaasuja kuten haluttu vihreää polttoainetta.
Kasvihuonekaasuna hiilidioksidi - tai CO2 - auttaa lämmittämään ilmapiiriä. Mutta liian paljon tätä kaasua on viime aikoina aiheuttanut ilmakehän kuumetta. Eikö olisi hienoa, jos tämä CO2-saaste voitaisiin muuttaa sen sijaan hyödylliseksi tuotteeksi? Eräs tutkijaryhmä uskoo löytäneensä tavan tehdä juuri niin. Ne muuttavat CO2:n etanoliksi. Se on oktaanilukua lisäävä kemikaali, jota lisätään useimpiin bensiinivarastoihin Yhdysvalloissa.
Etanolin lisääminen vähentää energiankulutusta bensiinigallonaa kohden. Mutta se tarjoaa hyvän kompromissin: bensiini palaa nyt puhtaammin. Näin ollen etanolin tuottaminen hiilidioksidista on ympäristön kannalta parempi.
Tätä varten tutkijoiden täytyi ensin hajottaa CO2 rakennuspalikoihinsa. Osoittautuu, että tämä on vaikea tehtävä. Tällaisissa olosuhteissa kemistit käyttävät usein katalyyttiä. Tällaiset materiaalit nopeuttavat kemiallista reaktiota.
"Ryhmä tutkijoita on kehittänyt täysin uuden katalyytin", sanoo Di-Jia Liu, kemisti Argonne National Laboratorysta Lemontissa Illinoisissa, joka johti katalyytin kehittäjäryhmää. Sen avulla uuden CO 2 -etanolireaktion laukaisemiseen tarvittava jännite on paljon pienempi kuin samanlaisten reaktioiden käynnistämiseen tarvittava jännite, Liu sanoo. Ja vaikka kemialliset reaktiot johtavat usein monien ei-toivottujen sivutuotteiden ilmestymiseen, tämä uusi ei. Hänen mukaansa lopputuotteesta yli 90 prosenttia on etanolia.
Uusi katalyytti käyttää hiilikerrosta kupariatomien tukemiseen. Nämä kupariatomit ovat hajallaan kuin sosiaalinen etäisyys. Kun sähköä johdetaan katalyytin läpi, kaukaisten kupariatomien ryhmät yhdistyvät muodostaen 3 tai 4 atomin klustereita. Liun mukaan voimakkaan röntgensäteilyn avulla hänen tiiminsä voisi "seurata kemiallista reaktiota sen tapahtuessa".
Nämä klusterit aktivoivat katalyytin auttaen hiilidioksidia reagoimaan veden kanssa. CO2 hajoaa hiili- ja happiatomeiksi. Ja vesi – tai H2O – hajoaa vety- ja happiatomeiksi. Kaikki nämä vapautuneet atomit järjestyvät nyt uudelleen muodostaen etanolia.
Tutkijat jatkavat uuden prosessin kokeilua. He toivovat voivansa valmistaa myös muita hyödyllisiä materiaaleja hiilidioksidista. Siksi uusi tutkimus ei ole viimeinen askel, Liu sanoo.
Lue myös: