Inovativní materiál využívá slunce a vodu k přeměně CO2 na stavební bloky pro paliva a plasty

Vědci z University of Manchester vyvinuli nový materiál, který dokáže s využitím slunečního světla a vody přeměňovat oxid uhličitý (CO₂) na oxid uhelnatý (CO). Oxid uhelnatý je klíčovým stavebním prvkem pro výrobu paliv, plastů, léčiv a dalších běžných chemikálií.

Vědci z University of Manchester vyvinuli nový materiál, který dokáže s využitím slunečního světla a vody přeměňovat oxid uhličitý (CO₂) na oxid uhelnatý (CO). Oxid uhelnatý je klíčovým stavebním prvkem pro výrobu paliv, plastů, léčiv a dalších běžných chemikálií. Tento objev by mohl podpořit vývoj budoucích technologií, které udržitelně recyklují skleníkové plyny k výrobě paliv a užitečných chemikálií, a to pouze za pomoci světla a vody.

Oxid uhličitý je hlavním hnacím motorem klimatických změn způsobených člověkem, zároveň je však hojným zdrojem uhlíku. Nalezení účinných způsobů, jak přeměnit CO₂ již přítomný v atmosféře na užitečné produkty, představuje významnou vědeckou výzvu. Nový katalyzátor, jehož vývoj vedl tým z University of Manchester a který byl publikován v časopise Journal of the American Chemical Society, kombinuje poznatky z biologie a materiálové vědy k řešení tohoto problému.

Profesor chemie Martin Schröder z University of Manchester vysvětlil, že v přírodě dokážou specializované enzymy s pozoruhodnou přesností vázat a uvolňovat malé molekuly, jako je CO₂. Vědcům se podařilo navrhnout pevný materiál, který se chová podobně. Je aktivován viditelným světlem, aby reagoval a přeměnil CO₂, a poté se původní materiál regeneruje, aby mohl reagovat s dalším CO₂. Práce se soustředí na kovově-organické struktury (MOF), materiály složené z kovových atomů nebo shluků spojených organickými linkery, které tvoří porézní sítě drobných dutin. Tyto dutiny mohou adsorbovat a aktivovat molekuly pro přeměnu na nové produkty, v tomto případě CO₂. Výzkumníci použili MOF na bázi ceru, postavený s organickými linkery obsahujícími aminové skupiny, aby zlepšili jeho absorpci světla. Při osvětlení materiál krátce prochází elektronickou změnou, vytváří dočasná „otevřená“ místa ve svých pórech, která mohou zachytit molekuly CO₂. Ty pak reagují a přeměňují se na CO, než jsou znovu uvolněny. Toto reverzibilní vazebné chování je podobné tomu, jak enzymy v živých systémech zpracovávají malé molekuly, jako je CO₂. V laboratorních experimentech nový katalyzátor produkuje CO mimořádně efektivně, bez detekovatelných vedlejších produktů, a překonává mnoho stávajících referenčních materiálů. Na rozdíl od jiných stávajících systémů tento proces nevyžaduje drahé kovy ani přidané chemikálie, které se během reakce spotřebovávají. Také se vyhýbá produkci velkého množství vodíku namísto užitečných produktů na bázi uhlíku. Nový systém používá pouze světlo, vodu a CO₂ a produkuje jeden jediný cenný produkt.

Profesor Sihai Yang uvedl, že výzkum je stále v základní fázi, ale zjištění poskytují jasný plán pro návrh katalyzátorů nové generace, které přeměňují odpadní CO₂ na užitečné chemikálie. Vědci věří, že principy zde demonstrované by mohly být aplikovány na širokou škálu reakcí, což by pomohlo urychlit vývoj udržitelných technologií pro přeměnu solární energie na paliva. Učením se z toho, jak příroda řídí chemické reakce, můžeme začít navrhovat materiály, které otevírají vzrušující možnosti pro čisté a účinné energetické technologie.