Kiinalaiset tutkijat ovat luoneet uuden rautaa sisältäviin nanohiukkasiin perustuvan katalysaattorin, joka kykenee "ikuisesti" muuttamaan tavallisen hiilidioksidin ja vedyn hiilivetyseokseksi, samanlainen kuin bensiini, Nature Communications -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
”Hiili, öljy ja kaasu ovat olleet sivilisaatiomme päämoottorit viimeisen 200 vuoden aikana, sen taloudellisen ja sosiaalisen kehityksen perusta. Polttoaineen palaminen on johtanut valtavaan määrään hiilidioksidia ilmakehään, mikä aiheuttaa tänään negatiivisia ilmastomuutoksia. Hiilidioksidin muuntaminen polttoaineiksi ja kemikaaleiksi ei vain autta meitä torjumaan lämpenemistä, vaan myös ratkaisemaan luonnonvarojen ehtymisen ongelman”, kertoi Jian Sun kemiallisen fysiikan instituutista Dalianista, Kiina ja hänen kollegansa.
Viime vuosina tutkijat ovat aktiivisesti yrittäneet löytää tavan muuttaa ilmakehän hiilidioksidi biopolttoaineiksi ja muiksi hyödyllisiksi aineiksi. Esimerkiksi viime heinäkuussa Chicagon fyysikot suunnittelivat aurinkokennon, joka käyttää kevyttä energiaa hajottamaan hiilimonoksidia ja vetyä, ja lokakuussa heidän kollegansa Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa loivat katalysaattorin, joka muuttaa hiilidioksidin normaaliksi alkoholiksi.
Periaatteessa molempia voidaan jo käyttää energian varastointiin, mutta näillä katalyyteillä on kaksi suurta haittaa. Ne rikkoutuvat nopeasti ja vaativat puhdistamisen useiden kymmenien käyttötuntien jälkeen ja vapauttavat myös monia sivutuotteita.
Sun ja hänen tiiminsä ratkaisivat nämä molemmat ongelmat - niiden katalysaattori muuntaa käytännössä kaiken hiilidioksidin hiilivedyiksi, jotka muodostavat bensiinin ja muiden korkeaoktaanisten polttoaineiden perustan, samalla kun ne toimivat vähintään 1000 tuntia (puolitoista kuukautta) "normaaleissa" teollisuusolosuhteissa.
Se koostuu kahdesta aineosasta - rautaoksidin ja natriumyhdisteen nanohiukkasista sekä ns. Zeoliiteista. Zeoliitit ovat onttoja alumiinisilikaatin nanohiukkasia, joita käytetään nykyään laajasti veden puhdistukseen ja erilaisten katalyyttien "pakkaamiseen", joiden molekyylien kulkeutuminen zeoliiteihin muuttaa huomattavasti niiden ominaisuuksia ja saa ne usein käyttäytymään paljon aktiivisemmin kuin vapaassa muodossa.
Kuten tutkijat huomauttavat, jokaisella komponentilla on tässä tapauksessa erilainen rooli - raudan nanohiukkaset "rikkovat" hiilidioksidimolekyylejä ja pakottavat sen yhdistymään vetyatomien kanssa, ja zeoliitit ja niiden täyteaineet edistävät tällaisten "puolivalmiiden tuotteiden" yhdistämistä pitkiksi hiilivetyketjuiksi.
Kiinalaisten kemikaalien mukaan näiden komponenttien yhdistelmä mahdollistaa tällaisen katalyytin todellisen "ikuisuuden" saavuttamisen. Sen tehokkuus, kuten tutkijat totesivat, laski vain 6% ensimmäisten 300 käyttötunnin aikana, eikä sitten muuttunut, mikä osoittaa, että se on vakaa ja pysyy tässä muodossa paljon kauemmin kuin 1000 tuntia. Lisäksi 96% hiilidioksidista muuttuu bensiinianalogiksi ja vain 4% hiilidioksidista muuttuu metaaniksi.
Mainosvideo:
Lisäksi hiilivetyjen kimppua voidaan muuttaa joustavasti lisäämällä tai vähentämällä vedyn ja hiilidioksidin määrää seoksessa ja muuttamalla zeoliittityyppiä, jota käytetään "pakkaamiseksi" rauta-nanohiukkasille. Käyttämällä aurinkopaneeleita energialähteenä tämän kaasuseoksen lämmittämiseen ja pumppaamiseen katalysaattorin avulla, on mahdollista varastoida aurinkoenergia tehokkaasti ja melko edullisesti yhteisen polttoaineen muodossa kaikille aiheuttamatta haittaa ympäristölle, Sun ja hänen kollegansa toteavat.