Dodano: 24 październik 2019r.

„Sztuczny liść”, który wykorzystuje światło słoneczne do wytwarzania gazu

Zainspirowani fotosyntezą chemicy z Uniwersytetu w Cambridge opracowali urządzenie, które wykorzystuje światło słoneczne, dwutlenek węgla oraz wodę i wytwarza gaz syntezowy. “Sztuczny liść”, bo nazwali maszynę jej autorzy, może w przyszłości stać się alternatywą dla paliw kopalnych.

„Sztuczny liść”, który wykorzystuje światło słoneczne do wytwarzania gazu

 

“Sztuczny liść” ma ogromny potencjał, który można wykorzystać w energetyce lub transporcie. Naukowcy z Cambridge wykazali, że mogą bezpośrednio wytwarzać gaz syntezowy w zrównoważony i prosty sposób.

Wynalazek brytyjskich uczonych jest na bardzo wczesnym etapie rozwoju i potrzeba jeszcze dużo pracy, zanim “sztuczny liść” zasili nasze gospodarstwa domowe. Jeśli w ogóle tak się stanie.

 

Rezultaty siedmiu lat ciężkich prac naukowców z Cambridge ukazały się na łamach pisma “Nature Materials”.

“Sztuczny liść” bez ograniczeń paneli słonecznych

Choć “sztuczny liść” jest zasilany przez światło słoneczne, to jego konstruktorzy przekonują, że skutecznie działa także w deszczowe i pochmurne dni, zupełnie jak naturalne liście. Oznacza to, że technologia ta nie ma ograniczeń, z którymi borykają się konwencjonalne panele słoneczne i można ją stosować nie tylko w miesiącach letnich czy w krajach o dużym nasłonecznieniu.

- Doskonale funkcjonuje od świtu do zmierzchu w dowolnym miejscu na świecie - powiedział Virgil Andrei, jeden z współautorów badań.

Urządzenie wyprodukowane przez Reisnera i jego współpracowników jest inspirowane fotosyntezą - naturalnym procesem, w którym rośliny wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla w pożywienie dla siebie.

Gaz syntezowy jest obecnie wytwarzany z mieszaniny wodoru i tlenku węgla i jest wykorzystywany w procesach produkcji paliw, farmaceutyków, tworzyw sztucznych czy nawozów. Jednak w przeciwieństwie do przemysłowych procesów produkcji gazu syntezowego, “sztuczny liść” nie emituje dodatkowego dwutlenku węgla do atmosfery.

- Być może nie słyszałeś o samym gazie syntezowym, ale każdego dnia konsumujesz produkty, które zostały stworzone przy jego użyciu. Możliwość jego produkcji w sposób zrównoważony byłaby kluczowym krokiem w zamknięciu globalnego obiegu węgla i ustanowieniu zrównoważonego przemysłu chemicznego i paliwowego - przyznał profesor Erwin Reisner z Wydziału Chemii na Uniwersytecie w Cambridge, współautor badań.

Gaz syntezowy alternatywą dla paliw kopalnych

Urządzenie wykorzystuje nanorurki węglowe z dwoma pochłaniaczami światła, podobnymi do cząsteczek zbierających światło słoneczne w roślinach, które są połączone z katalizatorem wykonanym z kobaltu. Po zanurzeniu w wodzie rozpoczyna się reakcja, w której jeden pochłaniacz światła wykorzystuje katalizator do produkcji tlenu, podczas gdy drugi przeprowadza reakcję chemiczną w celu redukcji dwutlenku węgla i wody do tlenku węgla i wodoru, tworząc mieszaninę gazu syntezowego.

Gaz syntezowy nie jest tak “kaloryczny” jak ten naturalny, dlatego jego spalanie nie jest tak wydajne. Zespół uczonych szuka obecnie sposobów na wykorzystanie swojej technologii do stworzenia zrównoważonej alternatywy dla benzyny.

Gaz syntezowy jest już wykorzystywany jako element składowy w procesie produkcji paliw płynnych. - To, co chcielibyśmy zrobić dalej, to zamiast wytwarzać gaz syntezowy, a następnie przekształcać go w paliwo płynne, zrobić płynne paliwo w jednym kroku z dwutlenku węgla i wody - powiedział Reisner.

Chociaż poczyniono ogromne postępy w wytwarzaniu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wiatrowa czy fotowoltaika, Reisner twierdzi, że rozwój syntetycznej benzyny jest niezbędny. - Istnieje duże zapotrzebowanie na zrównoważone paliwa ciekłe do transportu ciężkiego, żeglugi i lotnictwa – zaznaczył.

- Naszym celem jest zrównoważone wytwarzanie takich produktów, jak etanol, który z łatwością można wykorzystać jako paliwo - powiedział Andrei. - Wytwarzanie go w jednym kroku ze światła słonecznego przy użyciu reakcji redukcji dwutlenku węgla jest trudne. Jesteśmy jednak pewni, że zmierzamy we właściwym kierunku i że mamy odpowiednie katalizatory, więc wierzymy, że będziemy w stanie w najbliższej przyszłości stworzyć urządzenie, które może zademonstrować ten proces – dodał.

 

Źródło: University of Cambridge, fot. Virgil Andrei