Безперечно, що зміни клімату є дуже серйозною (і погіршується) проблемою. Згідно з останнім звітом Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК), навіть якби всі промислово розвинені країни світу протягом ночі стали нейтральними до вуглецю, проблема продовжувала б загострюватися. Коротше кажучи, недостатньо припиняти перекачувати мегатони СО2 в атмосферу; ми також повинні почати видаляти те, що ми вже помістили туди.
Тут починає грати техніка, відома як захоплення вуглецю (або видалення вуглецю). Беручи до уваги природу, міжнародна команда дослідників з Університету Ватерлоо, штат Онтаріо, створила "штучний лист", який імітує вуглецеві відлякувальні здатності реальної речі. Але замість повернення атмосферного СО2 як джерело палива для себе, листок перетворює його на корисне альтернативне паливо.
Дослідження команди були описані в роботі, який нещодавно з’явився в журналі Енергія природи. Команду очолював Імін А. Ву, науковий співробітник Центру нанорозмірних матеріалів Національної лабораторії Аргонна (ІНЛ) в штаті Іллінойс та професор інженерії з Інституту нанотехнологій Ватерлоо (WIN). До нього приєдналися дослідники обох установ, а також Каліфорнійський державний університет (Northridge) та Міський університет Гонконгу.
У природі зелені рослини перетворюють атмосферний СО2 і вода в глюкозу та кисень через процес фотосинтезу. Це стає можливим завдяки пігменту хлорофілу, який поглинає світло від Сонця в декількох довжинах хвиль (фіолетово-синій та оранжево-червоний) для живлення хімічних реакцій. Потім глюкоза використовується рослинами як джерело палива, при цьому виділяється кисень.
Як пояснив Ву, він та його команда використали одну і ту ж ідею, щоб створити свій штучний лист, який спирається на дуже схожий процес, але виробляє різні кінцеві продукти. "Ми називаємо це штучним листям, тому що він імітує справжні листя і процес фотосинтезу", - сказав він. «Лист виробляє глюкозу та кисень. Ми виробляємо метанол і кисень. "
Ключовим фактором процесу (над яким Ву та його колеги працюють з 2015 року) є оксид кумеру, дешевий червоний порошок, який хімічно розроблений, щоб мати якомога більше восьмисторонніх частинок. Цей порошок створюється хімічною реакцією, коли глюкоза, ацетат міді, гідроксид натрію та додецилсульфат натрію додаються до нагрітої до заданої температури води.
Потім цей порошок додають у воду, де він служить каталізатором, коли нагнітається діоксид вуглецю, і сонячний тренажер просвічує промінь білого світла в розчин. У результаті хімічної реакції утворюється кисневий газ (через фотосинтез) під час СО2, вода та розчин порошку перетворюються на метанол. Оскільки метанол має нижчу температуру кипіння, ніж вода, розчин нагрівається і метанол збирається у міру випаровування.
Цей процес відображає подібні дослідження, проведені в Кембриджському університеті у Великобританії, де дослідники розробили пристрій, який використовує фотосинтез, що виробляється сонячними променями та кобальтовими світлопоглиначами для перетворення води та СО2 газу в сингази. Ця речовина виготовляється із суміші водню та оксиду вуглецю та використовується у виробництві альтернативних видів палива, фармацевтичних препаратів, пластмас та добрив.
Він також схожий на концепцію "штучного дерева", розроблену Клаусом Лакнером, директором Центру стійкої енергетики Ленфеста при Колумбійському університеті. Багато років тому Лакнер запропонував метод, коли «дерева» з пластиковим листям, покритим смолою, могли видалити в 100 разів більше, ніж СО2 з повітря, як природні дерева. Після того як листя намокнули стільки, скільки можна вуглекислого газу, їх помістять у воду для створення біопалива.
Такий процес захоплюючий з двох причин. Перш за все, видалення з атмосфери вуглекислого газу (основного фактора глобального потепління) допоможе уповільнити зміни клімату. По-друге, альтернативні альтернативні види палива дозволять людям продовжувати покладатися на неелектричні автомобілі, тим самим даючи нам більше часу, щоб зробити перехід до життя, не нейтрального вуглецю. Або, як Ву розповів Space Magazine електронною поштою:
«Очікується, що ця технологія знизить рівень СО2 викиди від нафтових компаній, автомобільних компаній та металургійних компаній. Він також може забезпечити чисте та стійке паливо, метанол для транспортних засобів та літальних апаратів. Метанол також є сировиною хімічної промисловості для виготовлення пластмас і волокон. Це забезпечує рішення для скорочення викидів CO2 та виробництва стійкого палива для екологічної економіки ».
Надалі будуть вжиті додаткові кроки для підвищення виходу метанолу та комерціалізації патентованого процесу, щоб його можна було використовувати в промислових цілях. "Я дуже в захваті від потенціалу цього відкриття змінити гру", - додав Ву. «Зміна клімату - нагальна проблема, і ми можемо допомогти зменшити рівень CO2 викиди, створюючи також альтернативне паливо. "
