Dodano: 02 maj 2017r.

Sztuczna fotosynteza uwolni nas od gazów cieplarnianych?

Profesor chemii z University of Central Floryda znalazł sposób na wyzwalanie procesu fotosyntezy w materiale syntetycznym. Proces przekształca gaz cieplarniany w czyste powietrze i wytwarza przy tym energię.

 

Profesor Fernando Uribe-Romo i jego zespół znaleźli sposób na wywołanie reakcji chemicznej w syntetycznym materiale. Materiał ten nosi nazwę metal-organic frameworks (MOF) i  rozkłada dwutlenek węgla na nieszkodliwe materiały organiczne.

W ten sposób powstał proces sztucznej fotosyntezy podobny do tego, w jaki rośliny przekształcają dwutlenek węgla i światło słoneczne w żywność. Jednak zamiast substancji odżywczych dla roślin metoda profesora z Florydy wytwarza paliwo.

Proces opracowany w USA ma duży potencjał do stworzenia technologii, która mogłaby znacząco ograniczyć emisję gazów cieplarnianych i związanych z tym zmian klimatu. Można przy tym stworzyć czysty sposób wytwarzania energii.

- To przełomowa praca. Opracowanie materiałów pochłaniających określoną barwę światła jest bardzo trudne z naukowego punktu widzenia, ale z punktu widzenia społeczeństwa przyczynia się do rozwoju technologii, która może pomóc w redukcji gazów cieplarnianych – powiedział Fernando Uribe-Romo z University of Central Floryda (UCF).

Naukowcy na całym świecie od lat pracują nad sztuczną fotosyntezą jednak głównym problemem było znalezienie sposobu, by światło w zakresie fal widzialnych wywołało transformację chemiczną. Promieniowanie ultrafioletowe ma wystarczającą ilość energii, aby umożliwić reakcję w powszechnych materiałach, takich jak dwutlenek tytanu, ale światło ultrafioletowe to jedynie około 4 procent promieniowania, które dociera do Ziemi. Większość to promieniowanie w zakresie fal widzialnych oraz w bliskiej podczerwieni. Jednak jest niewiele materiałów, które w tym zakresie długości fal mogą stworzyć reakcję chemiczną, która przekształci CO2 w paliwo.

Naukowcy podczas badań przetestowali przeróżne materiały, ale te, które mogą absorbować światło widzialne są rzadkimi i drogimi materiałami. Profesor Uribe-Romo zastosował odpowiednio zmodyfikowany tytan. Do metalu dodał organiczne cząsteczki, które działają jak anteny zbierające światło. Cząsteczki te mogą być zaprojektowane do pochłaniania konkretnych barw światła. Okazało się to strzałem w dziesiątkę. Podczas testów do fotoreaktora - świecącego niebieskiego cylindra, powoli wprowadzano dwutlenek węgla, a reakcja chemiczna przekształciła go w dwie zredukowane formy węgla (kwas mrówkowy i formamid), które można wykorzystać jako paliwo. Przy okazji proces oczyszczał powietrze.

Profesor Uribe-Romo zamierza kontynuować pracę, by uczynić proces bardziej efektywnym. Chce także sprawdzić, czy inne zakresy światła widzialnego mogą powodować reakcję z konkretnym materiałem syntetycznym. – Chcielibyśmy ustawić nasze urządzenia w okolicach elektrowni, żeby pochłaniały dwutlenek węgla na początku jego drogi. Gaz byłby zasysany przez urządzenie, przechodził proces recyklingu i jednocześnie wytwarzał energię, która byłaby przesyłana do elektrowni – wyjaśnił swój pomysł Uribe-Romo.

Ale profesor ma więcej ciekawych pomysłów. Z takiego materiału można produkować dachówki, które oczyszczałyby powietrze w najbliższym otoczeniu mieszkańców. Energia mogłaby być spożytkowana przez domowników.
 

 


Źródło i fot.: University of Central Floryda