Oxid uhličitý má pověst padoucha. Jeho rostoucí koncentrace v atmosféře přispívá k oteplování, jak se ale ukazuje v posledních letech, je to taky velice zajímavá surovina. Problém je v tom, že molekula oxidu uhličitého drží pohromadě velmi pevnými vazbami mezi uhlíkem a kyslíkem. Není úplně snadné tyto molekuly přimět, aby se rozpadly a jejich atomy pak mohly vytvořit nějaké jiné látky.
Výzkumný tým, který vedla chemická a environmentální inženýrka Lea Winterová z Yale University, kvůli tomu spojil síly dvou technologií, použití plazmatu a elektrokatalýzy. Plazma, což je plyn tvořený elektricky nabitými částicemi, nejprve molekuly oxidu uhličitého „nakopne“. Volné elektrony v plazmatu narušují jejich pevné vazby a dělají z nich reaktivnější částice. Ty pak putují ke katalyzátoru, kde z nich mohou stát nové molekuly.
Potíž je v tom, že voda, která se při podobných elektrochemických reakcích obvykle využívá jako rozhraní, dokáže nejreaktivnější částice vzniklé v plazmatu zneutralizovat dřív, než se dostanou ke katalyzátoru. Vědci proto vytvořili důmyslné rozhraní, na němž se potkává plyn s kapalinou a pevným katalyzátorem. Klíčovou součástí je porézní plynově difuzní elektroda z materiálu používaného například u nepřilnavých povrchů pánví. Na ní je tenká vrstva mědi. Póry umožní plazmatem aktivovaným částicím proniknout ke katalyzátoru, zatímco malé množství vody dodává potřebné protony.
Nový proces otvírá reakce k produktům jako je metanol nebo butan, které při samotné elektrokatalýze nevznikají. Badatelé rovněž dosáhli vysokých rychlostí produkce alkoholů a dalších sloučenin obsahujících tři nebo čtyři atomy uhlíku. Ty mohou sloužit jako suroviny pro chemický průmysl, výrobu léčiv nebo třeba paliv.
##seznam_reklama##
Pozoruhodné přitom je, že celý proces probíhá při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku. Také ho lze relativně snadno přizpůsobit pro výrobu v různém měřítku. Nemusí běžet nepřetržitě. Je možné ho spouštět nebo vypínat podle dostupnosti elektřiny. Podle všeho by bylo možné takový proces začlenit do již existujících provozů. Výzkum pokračuje dál, především pokud jde o vylepšování katalyzátorů. Budeme v budoucnost vnímat oxid uhličitý spíš jako příležitost než problém?
Video: Can We Fix the Food System Emitting 2% of CO2? with Dr. Lea Winter | Future In Bloom
Literatura