Een nieuw op koper gebaseerd materiaal kan chemici helpen bij het recyclen ongewenst broeikasgas zoals gewenst groene brandstof.
Als broeikasgas, kooldioxide - of CO2 - helpt de atmosfeer te verwarmen. Maar te veel van dit gas heeft de laatste tijd atmosferische koorts veroorzaakt. Zou het niet geweldig zijn als deze CO2-vervuiling in plaats daarvan zou kunnen worden omgezet in een nuttig product? Een groep onderzoekers denkt daar een manier voor te hebben gevonden. Ze zetten CO2 om in ethanol. Het is een octaanverhogende chemische stof die wordt toegevoegd aan de meeste benzinevoorraden in de Verenigde Staten.
Het toevoegen van ethanol verlaagt het energieverbruik per liter benzine. Maar het biedt een goed compromis: benzine verbrandt nu schoner. Het produceren van ethanol uit CO2 is dus beter voor het milieu.
Om dit te doen, moesten onderzoekers CO2 eerst afbreken in zijn bouwstenen. Het blijkt dat dit een moeilijke taak is. In dergelijke omstandigheden wenden chemici zich vaak tot een katalysator. Dergelijke materialen versnellen de chemische reactie.
"Een groep onderzoekers heeft een geheel nieuwe katalysator ontwikkeld", zegt Di-Jia Liu, een chemicus aan het Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois, die het team leidde dat de katalysator ontwikkelde. Daarmee is de spanning die nodig is om de nieuwe CO 2 -ethanolreactie op gang te brengen veel lager dan die nodig is om soortgelijke reacties op gang te brengen, zegt Liu. En hoewel chemische reacties vaak leiden tot het verschijnen van veel ongewenste bijproducten, doet deze nieuwe dat niet. Volgens hem is meer dan 90 procent van het eindproduct ethanol.
De nieuwe katalysator gebruikt een laag koolstof om de koperatomen te ondersteunen. Deze koperatomen zijn verspreid als sociale afstand. Wanneer elektriciteit door de katalysator wordt geleid, combineren groepen van verre koperatomen zich tot clusters van 3 of 4 atomen. Volgens Liu kon zijn team, met behulp van krachtige röntgenstraling erin, "de chemische reactie volgen terwijl deze plaatsvindt".
Deze clusters activeren de katalysator en helpen de CO2 te reageren met het water. CO2 splitst zich in koolstof- en zuurstofatomen. En water – of H2O – splitst zich in waterstof- en zuurstofatomen. Al deze vrijgekomen atomen herschikken zich nu om ethanol te vormen.
Onderzoekers blijven experimenteren met het nieuwe proces. Ze hopen ook andere bruikbare materialen te maken van koolstofdioxide. Daarom is de nieuwe studie niet de laatste stap, zegt Liu.
Lees ook: