Изкуствена фотосинтеза ще улавя CO2 от въздуха, за да го превръща в гориво

Атанас Георгиев 01.12.2020 Наука 502 Views

За растенията е лесно, но за хората улавянето и използването на въглероден диоксид (CO2) от въздуха е предизвикателен процес, който учените се стремят да постигнат

Химици са разработили варианти за изкуственото улавяне на CO2. Те го „изтъркват“ от въздуха, чрез химикали, които реагират с него. До тук е лесната част. По-трудната е уловеният парников газ да се освободи, за да се използва за изкуствена фотосинтеза.

Методът е полезен не само заради потенциала на CO2 като изходно вещество за производство на горива, но и за околната среда. Припомняме, че наскоро учени констатираха, че газът е достигнал опасно високи нива за последните 3,3 млн.години.

Националната лаборатория на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) „Argonne“ и Националната лаборатория за ускорители „SLAC“ ще получат 4,5 милиона долара от DOE. През следващите три години те ще работят върху улавянето на въглероден диоксид директно от въздуха, за да го превърнат в полезни продукти чрез изкуствена фотосинтеза.

Цялата дейност по улавяне на CO2 включва улавянето на газа, транспортирането му до място за съхранение и изолирането му. В общия проект Argonne и SLAC ще разработват фотохимични методи за извличане на CO2 от въздуха. След това по фотохимичен път ще трябва да го превърнат в горива и химикали, с цел последваща употреба. Сред тях са метанолът и производни на акриловата киселина. Те се използват за производство на полимери, смоли, пластмаси и лепила. Метанолът може да послужи за гориво за производство на електричество.

Ръководител и главен изследовател на групата от Argonne ще бъде химикът Ksenija Glusac. Тя работи в областта на изкуствената фотосинтеза от 2000 г насам. Улавянето на CO2 от въздуха обаче ще бъде ново предизвикателство за нея и екипа ѝ.

Симпатични изобретения за изкуствена фотосинтеза

Glusac и нейният екип планират да използват усъвършенствания източник на фотони (APS) на Argonne, източника на светлина за синхронно излъчване на Stanford Synchrotron (SSRL) на SLAC и източника на кохерентна светлина Linac на LAC (LCLS). Трите съоръжения са под шапката на DOE.

Високоенергийният пръстен за съхранение на APS генерира ултраярки и силни рентгенови лъчи, които служат за изследвания в почти всички научни дисциплини. SSRL от своя страна осигурява електромагнитни лъчи в рентгеновите, ултравиолетовите, видимите и инфрачервените области, произведени от електрони, циркулиращи в акумулиращия пръстен. LCLS прави рентгенови снимки на атоми и молекули. Чрез своите свръхбързи снимки апаратът показва в детайли атомите. Той се използва за изучаване на основните процеси в материалите, технологиите и живите същества.

Glusac и нейният екип ще вземат тези измервания от проби от надмолекулни структури, наречени металоорганични рамки (MOFs). Те имат способността да абсорбират слънчева светлина, а освен това и разполагат с възли с два вида катализатори. Едните служат за редукция и могат да улавят CO2 от въздуха, а другите са окислителни и могат да превръщат водата в кислород.

Идеята за превръщане на CO2 в гориво не е нова. Миналата година австралийски учени откриха как да превръщат парниковия газ във въглища. Те представиха идеята като възможност за обръщане на глобалното затопляне.