Przekształcenie CO₂ w metanol z użyciem promieni słonecznych
Promienie słoneczne ukazują kolejną możliwość wykorzystania ich przy odnawialnych źródłach energii, teraz przy przekształcaniu CO₂ w metanol.
Naukowcy wpłynęli na przełom w dziedzinie zrównoważonej energii, opracowując metodę przekształcania dwutlenku węgla (CO₂) w metanol, wykorzystując do tego światło słoneczne. Ta innowacyjna technologia, opisana w badaniach opublikowanych w czasopiśmie Sustainable Energy & Fuels, pokazuje w jaki sposób tworzone są nowe możliwości dla ekologicznych paliw przyszłości.
Projekt, będący wynikiem współpracy międzynarodowego zespołu z University of Nottingham, University of Birmingham, University of Queensland i University of Ulm, polega na użyciu pojedynczych atomów miedzi umieszczonych na materiale aktywowanym światłem. Te atomy miedzi są osadzone na nanokrystalicznym azotku węgla, co umożliwia elektronom przemieszczanie się z azotku węgla do CO₂ i przekształcanie go w metanol pod wpływem promieni słonecznych.
Technika ta wpisuje się w dążenia do przeciwdziałania globalnemu ociepleniu klimatu, oferując alternatywę dla tradycyjnych metod termicznych, które opierają się na wodorze pochodzącym z paliw kopalnych. Przekształcanie CO₂ w użyteczne produkty za pomocą foto i elektrokatalizy, wykorzystując zrównoważoną energię słoneczną, staje się kluczowe dla przyszłego rozwoju zielonych technologii.
Dr Madasamy Thangamuthu, kierujący zespołem badawczym z University of Nottingham, podkreśla wagę kontrolowania materiału w nanoskali, co umożliwia skuteczną interakcję ze światłem i efektywną separację ładunków. Proces ten opiera się na nowo opracowanej formie azotku węgla z krystalicznymi domenami, które poprawiają właściwości fotokatalizy.
Nanokrystaliczny azotek węgla został opracowany przez naukowców poprzez podgrzewanie materiału do wymaganego stopnia krystaliczności. Atomową miedź osadzono na nim za pomocą techniki rozpylania magnetronowego, co umożliwiło stworzenie intymnego kontaktu między atomami półprzewodnika i metalu. Tara LeMercier, doktorantka pracująca nad projektem, wskazuje na znaczną poprawę aktywności katalizatora dzięki dodaniu miedzi do azotku węgla.
Wykorzystanie technologii przekształcania CO₂ w metanol rozciąga się daleko poza produkcję zrównoważonego paliwa. Wyobraźmy sobie przyszłość, w której zakłady przemysłowe, które obecnie emitują ogromne ilości dwutlenku węgla, mogą zamienić ten gaz cieplarniany w cenne źródło energii. Ta innowacja otwiera drogę do stworzenia zamkniętego obiegu węglowego, gdzie CO₂ jest nie tylko skutecznie usuwany z atmosfery, ale także przekształcany w ekologiczne paliwo, które zasila nasze pojazdy, maszyny i fabryki. Wykorzystanie światła słonecznego do napędzania tego procesu dodatkowo podkreśla jego ekologiczny charakter, zmniejszając zależność od paliw kopalnych i przyczyniając się do globalnej walki z zmianami klimatycznymi.
Wizja ta nie tylko rysuje obraz bardziej zielonej i zrównoważonej przyszłości, ale również wskazuje na nowe kierunki dla przemysłu i badań, dążących do pełnego wykorzystania potencjału odnawialnych źródeł energii i recyklingu emisji węglowych.
Badania te mają znaczenie dla waloryzacji dwutlenku węgla, co jest kluczowe dla osiągnięcia przez Wielką Brytanię i inne kraje celu zerowej emisji netto. Profesor Andrei Khlobystov z University of Nottingham podkreśla, że nowy katalizator, składający się z obficie występujących pierwiastków, jest krokiem w kierunku zrozumienia materiałów fotokatalitycznych w konwersji CO₂. Dzięki temu wynalazkowi otwiera się droga do tworzenia wysoce selektywnych i regulowanych katalizatorów, które mogą przyczynić się do produkcji zielonego paliwa na dużą skalę, wykorzystując odnawialne źródła energii.
Szymon Ślubowski
