Cercetătorii folosesc cupru pentru a face combustibil sustenabil din carbon

Cercetătorii au conceput o abordare în care atomii de cupru ajută la producerea de combustibil sustenabil din carbon.

Prin iluminarea unui material activat, echipa a reușit să genereze metanol, un combustibil sustenabil din carbon care poate înlocui combustibilii fosili.

Creșterea nivelului de CO₂ în atmosferă ridică temperaturile globale și accelerează schimbările climatice. Un produs secundar al arderii combustibililor pe bază de carbon, CO₂ ar putea fi reciclat în produse. Aceste produse pot fi apoi folosite din nou, creând o economie circulară în jurul lor.

Cu toate acestea, aceste abordări necesită obținerea hidrogenului, care se obține, de asemenea, din combustibilii fosili, crescând și mai mult emisiile. Fotocataliza și electrocataliza pot folosi lumina solară și apa abundentă pentru a converti CO₂ în produse utile. Dar procesul nu este foarte eficient.

Cum au reușit cercetătorii să obțină combustibil sustenabil din carbon?

Pentru a îmbunătăți procesul, cercetătorii de la Universitatea din Queensland (Australia), Universitatea Ulm (Germania), Universitatea din Birmingham (Anglia) și Universitatea din Nottingham (Anglia) s-au unit.

În fotocataliză, lumina solară este direcționată pe un material semiconductor pentru a excita electronii. Acești electroni călătoresc prin material și reacționează cu dioxidul de carbon și apa pentru a produce produse precum metanolul. Deși multe materiale au fost utilizate pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au căutat materiale care să poată transporta eficient sarcinile, notează Interesting Engineering.

Au încălzit nitrura de carbon pentru a maximiza proprietățile sale pentru fotocataliză. Utilizând o metodă numită „magnetron sputtering”, echipa a depus atomi de cupru care se conectează cu semiconductorul. Întregul proces nu a utilizat un solvent.

„În abordarea noastră, controlăm materialul la scară nanometrică. Am dezvoltat o nouă formă de nitrură de carbon cu domenii cristaline la scară nanometrică care permit interacțiunea eficientă cu lumina și separarea suficientă a sarcinilor”, a declarat Madasamy Thangamuthu, cercetător la Școala de Chimie a Universității din Nottingham.

„Am măsurat curentul generat de lumină și l-am utilizat drept criteriu pentru a judeca calitatea catalizatorului”, a adăugat Tara LeMercier, doctorandă la Universitatea din Nottingham, care a efectuat lucrările de laborator.

„Chiar și fără cupru, noua formă de nitrură de carbon este de 44 de ori mai activă decât cea tradițională”, a spus ea.

Adăugarea a doar un miligram de cupru la un gram de nitrură de carbon a mărit de patru ori eficiența fotocatalizatorului.

Un important pas înainte

În loc să producă metan, care este un alt gaz cu efect de seră, semiconductorul a început să producă metanol, un combustibil valoros, au spus cercetătorii.

„Este extrem de important să asigurăm sustenabilitatea materialelor noastre catalitice pentru această reacție importantă. Un mare avantaj al noului catalizator este că este format din elemente sustenabile, carbon, azot și cupru, toate extrem de abundente pe planeta noastră”, a spus Andrei Khlobystov, profesor la Școala de Chimie a Universității din Nottingham.

Invenția este un pas important în înțelegerea materialelor fotocatalitice care pot ajuta la conversia de CO₂. Aceasta permite crearea de catalizatori selectivi și reglabili. Acești catalizatori pot fi extinși prin efectuarea de modificări la scară nanometrică.

Programul Metal Atoms on Surfaces and Interfaces (MASI) for Sustainable Future din Marea Britanie lucrează la dezvoltarea catalizatorilor folosind materiale disponibile în mod abundent, cum ar fi carbonul și azotul. Ideea este de a folosi aceste materiale în locul elementelor de pământuri rare.

Rezultatele cercetărilor au fost publicate în jurnalul Sustainable Energy and Fuels.

Vă recomandăm să citiți și:

Un metamaterial din titan imprimat 3D a rezolvat o veche problemă de inginerie

Primul test pe oameni arată că „un material minune” poate fi dezvoltat în condiții de siguranță

Record de conversie a energiei, atins cu celule solare semitransparente

O mină abandonată din Finlanda va fi transformată într-o baterie gravitațională gigantică