Raziskovalci so pokazali, kako je mogoče ogljikov dioksid zajeti iz industrijskih procesov – ali celo neposredno iz zraka – in ga pretvoriti v čista, trajnostna goriva samo z uporabo energije iz Sonca.
Kako je raziskovalcem uspelo ogljikov dioksid spremeniti v trajnostno gorivo?
Raziskovalci z Univerze v Cambridgeu so razvili reaktor na sončno energijo, ki zajeti CO2 in plastične odpadke pretvori v trajnostna goriva in druge dragocene kemične izdelke. Pri testiranju so CO2 pretvorili v sintezni plin, ki je ključni gradnik za trajnostna tekoča goriva, plastenke pa v glikolno kislino, ki se pogosto uporablja v kozmetični industriji.
Za razliko od prejšnjih preizkusov njihove tehnologije sončnih goriv pa je ekipa vzela CO2 iz realnih virov, kot so industrijski izpušni plini ali sam zrak. Raziskovalcem je uspelo zajeti in koncentrirati CO2 ter ga pretvoriti v trajnostno gorivo.
Čeprav so potrebne izboljšave, preden bo mogoče to tehnologijo uporabljati v industrijskem obsegu, rezultati, objavljeni v reviji Joule, predstavljajo še en pomemben korak k proizvodnji čistih goriv za pogon gospodarstva, brez potrebe po okolju škodljivem črpanju nafte in plina.
Raziskave so potekale več let, prostora za izboljšanje pa je še veliko
Raziskovalna skupina profesorja Erwina Reisnerja, ki deluje na oddelku za kemijo Yusuf Hamied, že več let razvija trajnostna goriva z ničelno vsebnostjo ogljika, ki jih navdihuje fotosinteza z uporabo umetnih listov. Ti umetni listi pretvarjajo CO2 in vodo v goriva samo z uporabo moči sonca.
Doslej so pri poskusih, ki jih je poganjala sončna energija, uporabljali čisti, koncentrirani CO2 iz jeklenke, da pa bi bila tehnologija praktično uporabna, mora biti sposobna aktivno zajemati CO2 iz industrijskih procesov ali neposredno iz zraka. Ker pa je CO2 le ena od številnih vrst molekul v zraku, ki ga dihamo, je velik tehnični izziv, da bi bila ta tehnologija dovolj selektivna za pretvorbo zelo razredčenega CO2.
»Ne zanima nas samo dekarbonizacija, ampak tudi defosilizacija – fosilna goriva moramo popolnoma odpraviti, da bi ustvarili resnično krožno gospodarstvo,« je dejal Reisner. »Srednjeročno bi ta tehnologija lahko pomagala zmanjšati emisije ogljika, saj bi ga zajela v industriji in ga spremenila v nekaj uporabnega, vendar moramo fosilna goriva nazadnje popolnoma izločiti iz enačbe in zajeti CO2 iz zraka.«
Raziskovalci so se zgledovali po tehnologiji zajemanja in shranjevanja ogljika (CCS), pri kateri se CO2 zajame in nato črpa ter shrani pod zemljo.
»CCS je tehnologija, ki je priljubljena v industriji fosilnih goriv kot način za zmanjšanje emisij ogljika ob hkratnem nadaljevanju iskanja nafte in plina,« je dejal Reisner. »Toda če bi namesto zajemanja in shranjevanja ogljika imeli zajemanje in uporabo ogljika, bi lahko iz CO2 naredili nekaj koristnega, namesto da ga zakopavamo pod zemljo z neznanimi dolgoročnimi posledicami, in odpravili uporabo fosilnih goriv.«
Tehnologijo poganja sonce
Raziskovalci so svojo tehnologijo, ki jo poganja sonce, prilagodili tako, da deluje z dimnimi plini ali neposredno iz zraka ter CO2 in plastiko pretvarja v gorivo in kemikalije samo z uporabo moči sonca.
Z mehurčki zraka skozi sistem, ki vsebuje alkalno raztopino, se CO2 selektivno ujame, drugi plini, prisotni v zraku, kot sta dušik in kisik, pa se neškodljivo izločijo. Ta postopek mehurčenja raziskovalcem omogoča, da koncentrirajo CO2 iz zraka v raztopini, kar olajša delo z njim.
Integrirani sistem vsebuje fotokatodo in anodo. Sistem ima dva predela: na eni strani je zajeta raztopina CO2, ki se pretvori v sintezni plin, preprosto gorivo. Na drugi strani se plastika pretvori v uporabne kemikalije z uporabo samo sončne svetlobe.
»Plastična komponenta je pomemben trik tega sistema,« je povedal soavtor prispevka Dr. Motiar Rahaman. »Zajemanje in uporaba CO2 iz zraka otežuje kemijo. Če pa v sistem dodamo plastične odpadke, plastika podari elektrone CO2. Plastika razpade na glikolno kislino, ki se pogosto uporablja v kozmetični industriji, CO2 pa se pretvori v sintezni plin, ki je preprosto gorivo.«
Sistem pretvori plastiko in emisije ogljika
»Ta sistem, ki ga poganja sončna energija, vzame dva škodljiva odpadna proizvoda – plastiko in emisije ogljika – in ju pretvori v nekaj resnično uporabnega,« je dejal soavtor prispevka Dr. Sayan Kar.
»Namesto da bi CO2 shranjevali pod zemljo, kot pri zajemanju in shranjevanju ogljikovega dioksida, ga lahko zajamemo iz zraka in iz njega naredimo čisto gorivo,« je dejal Rahaman. »Na ta način lahko industrijo fosilnih goriv izločimo iz procesa proizvodnje goriv, kar nam lahko, upajmo, pomaga preprečiti uničevanje podnebja.«
»Dejstvo, da lahko učinkovito zajamemo CO2 iz zraka in iz njega naredimo nekaj uporabnega, je nekaj posebnega,« je dejal Kar. »Zadovoljivo je videti, da lahko to dejansko storimo samo s pomočjo sončne svetlobe.«
Znanstveniki trenutno pripravljajo demonstracijsko napravo na delovni mizi z izboljšano učinkovitostjo in praktičnostjo, da bi poudarili prednosti povezave neposrednega zajemanja zraka z uporabo CO2 kot poti do brezogljične prihodnosti.
Novinar
