Ķīniešu zinātnieki ir izveidojuši jaunu katalizatoru, kura pamatā ir dzelzs nanodaļiņas, kas spēj "uz visiem laikiem" parasto oglekļa dioksīdu un ūdeņradi pārveidot ogļūdeņražu maisījumā, līdzīgi kā benzīns, teikts rakstā, kas publicēts žurnālā Nature Communications.
“Pēdējo 200 gadu laikā ogles, nafta un gāze ir bijuši mūsu civilizācijas galvenie dzinēji, tās ekonomiskās un sociālās attīstības pamatā. Degvielas sadegšanas rezultātā atmosfērā ir nonācis milzīgs daudzums CO2, kas mūsdienās rada negatīvas klimata izmaiņas. CO2 pārveidošana degvielās un ķīmiskās vielās palīdzēs mums ne tikai cīnīties pret sasilšanu, bet arī atrisinās resursu noplicināšanas problēmu,”sacīja Jian Sun no Ķīmiskās fizikas institūta Dalianā, Ķīnā un viņa kolēģi.
Pēdējos gados zinātnieki aktīvi mēģina atrast veidu, kā atmosfēras CO2 pārveidot par biodegvielu un citām derīgām vielām. Piemēram, pagājušā gada jūlijā Čikāgas fiziķi projektēja saules bateriju, kas izmanto gaismas enerģiju, lai sadalītu CO2 un iegūtu oglekļa monoksīdu un ūdeņradi, un oktobrī viņu kolēģi Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā izveidoja katalizatoru, kas oglekļa dioksīdu pārvērš regulārā spirtā.
Principā abus jau var izmantot enerģijas uzkrāšanai, taču šiem katalizatoriem ir divi galvenie trūkumi. Tie ātri sabojājas un ir jātīra pēc vairākām desmitām darba stundu, kā arī atbrīvo daudzus blakusproduktus.
Suns un viņa komanda atrisināja abas šīs problēmas - to katalizators praktiski visu oglekļa dioksīdu pārvērš ogļūdeņražos, kas veido benzīna un citu degvielu ar augstu oktānskaitli pamatu, vienlaikus darbojoties vismaz 1000 stundas (pusotru mēnesi) "normālos" rūpnieciskos apstākļos.
Tas sastāv no diviem komponentiem - dzelzs oksīda un nātrija savienojuma nanodaļiņām, kā arī tā sauktajiem ceolītiem. Zeolīti ir dobas alumīnija silikāta nanodaļiņas, kuras mūsdienās plaši izmanto ūdens attīrīšanai un dažādu katalizatoru "iesaiņošanai", kuru molekulu iekļūšana ceolītos ievērojami maina to īpašības un bieži liek tām izturēties daudz aktīvāk nekā brīvā formā.
Kā atzīmē zinātnieki, katram komponentam šajā gadījumā ir atšķirīga loma - dzelzs nanodaļiņas "sašķeļ" oglekļa dioksīda molekulas un piespiež to apvienoties ar ūdeņraža atomiem, un ceolīti un to pildījumi veicina šādu "pusfabrikātu" apvienošanu garās ogļūdeņražu ķēdēs.
Šo komponentu kombinācija, pēc ķīniešu ķīmiķu domām, ļauj sasniegt šāda katalizatora faktisko "mūžību". Tā efektivitāte, kā atzīmēja zinātnieki, pirmajās 300 darba stundās samazinājās tikai par 6% un pēc tam nemainījās, kas norāda, ka tā ir stabila un šādā formā saglabāsies daudz ilgāk nekā 1000 stundas. Turklāt 96% oglekļa dioksīda tiek pārveidoti par benzīna analogiem, un tikai 4% CO2 tiek pārveidoti par metānu.
Reklāmas video:
Turklāt ogļūdeņražu “buķeti” var elastīgi mainīt, palielinot vai samazinot ūdeņraža un CO2 daudzumu maisījumā un mainot ceolīta veidu, ko izmanto kā dzelzs nanodaļiņu “iesaiņojumu”. Izmantojot saules paneļus kā enerģijas avotu šī gāzes maisījuma sildīšanai un sūknēšanai caur katalizatoru, ir iespējams efektīvi un diezgan lēti uzglabāt saules enerģiju visiem kopīgas degvielas veidā, neradot kaitējumu videi, secina Sauls un viņa kolēģi.