Ny lösning för koldioxid: Förvandla den till “grönt” bränsle

Ett nytt kopparbaserat material kan hjälpa kemister att återvinna en oönskad växthusgas till ett önskvärt grönt bränsle.

Som växthusgas, koldioxid – eller CO₂ — hjälper till att värma upp atmosfären. Men för mycket av den gasen har på sistone drivit på en atmosfärisk feber. Skulle det inte vara bra om den CO₂ föroreningen istället kunde förvandlas till en användbar produkt? Ett team av forskare tror att det har hittat ett sätt att göra just det. De förvandlar CO₂ till etanol. Det är den oktanhöjande kemikalien som läggs till i de flesta lager av amerikansk bensin.

Förklarare: CO₂ och andra växthusgaser

Att tillsätta etanol minskar energin i en gallon bensin. Men det erbjuder en bra kompromiss: det hjälper att bensin nu brinner renare. Så att göra etanol från CO₂ skulle vara bättre för miljön

För att göra det behövde forskarna först bryta CO ₎₂ i sina byggstenar. Det visar sig att detta är en tuff uppgift. Under sådana omständigheter vänder sig kemister ofta till en katalysator . Sådana material påskyndar en kemisk reaktion.

Här utvecklade gruppen en helt ny katalysator, konstaterar Di-Jia Liu. En kemist vid Argonne National Laboratory, i Lemont, Ill., han ledde teamet som utvecklade denna katalysator. Med den är spänningen som behövs för att starta den nya CO₂-till-etanol-reaktionen mycket mindre än vad som behövs för att kickstarta liknande reaktioner, säger Liu. Och även om kemiska reaktioner ofta ger många oönskade biprodukter, gör inte den här nya. Mer än 90 procent av slutprodukten är etanol, rapporterar han.

Liu och hans team beskrev sitt arbete den 27 juli i

Nature Energy

.

Kopperns roll

Den nya katalysatorn använder en bädd av kol för att stödja kopparatomer. Dessa kopparatomer är utspridda, som om de tar social distans. När elektricitet rinner genom katalysatorn går grupper av avlägsna kopparatomer samman och bildar kluster med 3 eller 4 atomer. Genom att skjuta kraftfulla röntgenstrålar mot dem säger Liu att hans team kan “övervaka den kemiska reaktionen när den sker.”

Förklarare: Vad är en katalysator?

Dessa kluster aktiverar katalysatorn och hjälper CO₂ att reagera med vatten. CO₂ delas nu i kol- och syreatomer. Och vattnet – eller H₂O – delas i väte- och syreatomer. Alla dessa frigjorda atomer arrangerar sig nu för att bilda etanol (C₂H₆O).

Paul Kenis är kemiingenjör vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Han säger att den nya tidningen beskriver “en mycket intressant, innovativ katalysator.”

Anna Klinkova beskriver också den nya katalysatorn som “mycket cool.” Ändå är den här kemisten vid University of Waterloo i Kanada fortfarande lite skeptisk. Det behövs en närmare titt på reaktionen, säger hon. “Det kan vara mer komplext än vad som presenteras.”

Forskarna fortsätter att experimentera med den nya processen. De hoppas också kunna göra andra användbara material av koldioxid. Det är därför den nya studien inte är ett sista steg, säger Liu. “Sanningen är att detta bara är början på denna långa forskningsresa.”