Tiedemiehet tekivät läpimurron, jota hiilidioksidin muuttaminen polttoaineeksi on kaivannut vuosikymmeniä
Olen innoissani, koska tämä tuntuu yhdeltä niistä hetkistä, jolloin tiede hyppää eteenpäin.
Kaikki puhuvat hiilidioksidin talteenotosta ja sen muuttamisesta hyödylliseksi. Metanoli on ollut pyhä graali: puhtaasti palava polttoaine, joka voisi pyörittää autoja, laivoja, jopa lentokoneita. Unelma on yksinkertainen: imuroida CO2 ilmasta, vatvoa sitä kemiallisesti, ja lopputuloksena tulee polttoainetta.
Se ongelma, joka ei suostunut katoamaan
Tässä kohtaa tutkijat ovat repineet hiuksiaan vuosikymmeniä. Kyse on kahdesta ystävyksestä, jotka eivät voi sietää toisiaan – mutta joiden pitäisi nyt tulla parhaiksi kavereiksi.
Matalissa lämpötiloissa CO2:n muuttaminen metanoliksi on termodynaamisesti suotuisaa. Huono puoli: CO2 käyttäytyy itsepäisesti. Se ei aktivoidu kunnolla, joten reaktio etenee kilpikonnan vauhtia.
Nosta lämpötilaa? Nyt saat nopeutta, mutta mukaan tulee ongelmia. Kilpaileva reaktio astuu kuvaan ja alkaa tuottaa ei-toivottuja sivutuotteita. Se on kuin olisit halunnut suklaakeksejä, mutta päädyit palaneisiin rusinoihin.
Tämä kompromissi on kiusannut tutkijoita vuosikausia. Saat nopeuden TAI puhtauden – ei koskaan molempia.
Valaistuksen hetki
Ottakaa hatut käteen, sillä Kiinan Dalianin kemiallisen fysiikan instituutin tutkijat juuri sekoittivat pakkaa.
Professori Jian Sunin ja professori Jiafeng Yun johtama ryhmä kehitti täysin uudenlaisen katalyyttisen rakenteen. Se kysyy: miksi valita yksi tai toinen? He loivat niin sanotun vahvan metallin ja kantajan välisen vuorovaikutuksen ohjaaman peittorakenteen. Pitkä nimi, mutta kuunnelkaa tarkemmin.
Ajatelkaa sitä viisaana keittiönä, jossa eri työasemat hoitavat eri osia reseptistä. Tutkijat erottivat aktiiviset kohdat tilallisesti toisistaan katalyytin sisällä. Näin eri reaktiovaiheet tapahtuvat eri paikoissa. Nerokasta, eikö?
Tulokset? Ohoh
Tämä uusi katalyytti saavutti 1,2 grammaa metanolia grammaa katalyyttiä kohti tunnissa 300 celsiusasteessa ja kohtuullisessa paineessa. Verrattuna perinteisiin kaupallisiin katalyytteihin? Ne rämivät noin kolmanneksen nopeudella.
Kolminkertainen parannus, ihmiset. Kolme kertaa enemmän polttoainetta samasta määrästä CO2:ta.
Mutta siinä on muutakin! Katalyytti vähentää merkittävästi ei-toivottuja CO-sivutuotteita. Miten? Vaihtamalla koko reaktioreitin suunnan.
Perinteisissä kuparipohjaisissa katalyyyteissä prosessi alkaa hiili-happi-sidoksen rikkomisella ja lisää sitten vetyä. Tämä uusi rakenne? Se kääntää kaiken päälaelleen. Vety lisätään ensin zirkoniumoksidisidoksilla, ja vasta sen jälkeen sidosten rikkoutuminen tapahtuu. Se on kuin eron tekeminen sen välillä, aloittaako palapelin reunoista vai keskeltä.
Miksi tällä on väliä (valtavasti)
En halua kuulostaa dramaattiselta, mutta tällainen läpimurto on juuri sitä, mitä ilmastonmuutoksen torjunta tarvitsee. Emme puhu enää pelkästään päästöjen vähentämisestä – puhumme hiilidioksidin aktiivisesta poistamisesta ilmasta JA sen muuttamisesta hyödylliseksi.
Metanoli ei ole vain polttoaine. Se on rakennuspalikka kaikelle kemianteollisuudelle. Tämä teknologia voisi lopulta auttaa meitä rakentamaan kiertotaloutta, jossa jätteeksi muuttunut CO2 muuttuu raaka-aineeksi.
Tutkijat itse totesivat, että tämä voisi tarjota "uuden tien pitkäaikaisen kompromissin ratkaisemiseen nopeuden ja puhtauden välillä". Suomeksi: he avasivat oven, jonka kaikki luulivat olevan lukittu.
Tie eteenpäin
Olen rehellinen: työtä riittää. Laboratoriotulokset eivät aina siirry suoraan teolliseen mittakaavaan. Mutta tämä on valtava todiste siitä, että suunta on oikea.
Se, mitä rakastan tässä tarinassa: joskus vastaus ei ole siinä, että pakottaa samaa vanhaa tapaa toimimaan kovemmin. Joskus kyse on koko asetelman uudelleenajattelusta.
Jos siis joku sanoo, ettei CO2:lle voi tehdä mitään? Ohjatkaa heidät tähän tutkimukseen. Tiede vie meitä lähemmäs maailmaa, jossa tuo kasvihuonekaasu saattaa pian olla uusi resurssimme.
Toivottavasti tämä läpimurto saa ansaitsemansa huomion – ja rahoituksen.
Lähde: ScienceDaily