Opsie
As jy CO2 in sintesegas omskakel, kry jy 'n waardevolle grondstof vir die chemiese industrie. Navorsers by TU Wien wys hoe dit werk selfs by kamertemperatuur en omgewingsdruk.
Enigiemand wat aan CO2 dink, sal waarskynlik vinnig dink aan terme soos skadelik vir die klimaat of afvalproduk. Terwyl CO2 lank daar was – ’n suiwer afvalproduk – word al hoe meer prosesse ontwikkel waarmee die kweekhuisgas in waardevolle grondstowwe omgeskakel kan word. Die chemie praat dan van “chemikalieë met toegevoegde waarde”. ’n Nuwe materiaal wat dit moontlik maak, is by die Wene Universiteit van Tegnologie ontwikkel en onlangs in die vaktydskrif Communications Chemistry aangebied.
Dominik Eder se navorsingsgroep het 'n nuwe materiaal ontwikkel wat die omskakeling van CO2 vergemaklik. Dit is MOCHA's - dit is organometaal chalkogenolaatverbindings wat as katalisators dien. Die resultaat van die elektrochemiese omskakeling is sintesegas, of kortweg singas, wat 'n belangrike grondstof vir die chemiese industrie is.
CO2 word sintesegas
Singas is 'n mengsel van koolstofmonoksied (CO), waterstof (H2) en ander gasse en word as 'n grondstof vir ander stowwe gebruik. Een van die belangrikste toepassingsvelde is kunsmisproduksie, waarin ammoniak uit sintesegas vervaardig word. Dit kan egter ook gebruik word vir die vervaardiging van brandstowwe soos diesel of vir die vervaardiging van metanol, wat in brandstofselle gebruik word. Aangesien die onttrekking van CO2 uit die atmosfeer redelik energie-intensief is, maak dit sin om CO2 uit industriële aanlegte te onttrek. Vandaar kan dit dus dien as uitgangsmateriaal vir verskeie chemikalieë.
Vorige metodes vereis egter hoë temperature en druk sowel as duur katalisators. Die Weense navorsers het dus na katalisators gesoek waarmee singas ook by lae temperature en omgewingsdruk geproduseer kan word. "MOCHA's werk anders as die katalisators wat tot dusver gebruik is: In plaas van hitte, word elektrisiteit voorsien om die katalisator te aktiveer en die omskakeling van CO2 in sintesegas te inisieer," verduidelik Junior Groepleier Dogukan Apaydin, wat in beheer is van CO2-omskakelingsmetodes in die navorsingsgroep ondersoek.
MOCHA's as probleemoplossers
MOCHA's vorm 'n klas materiale wat amper 20 jaar gelede ontwikkel is, maar nog geen toepassing gevind het nie. Die organies-anorganiese bastermateriale het dus eers die afgelope jare gewild geword. Die TU-navorsers het die potensiaal van MOCHA's as katalisators erken en vir die eerste keer eksperimente met hulle uitgevoer. Hulle het egter 'n aantal probleme in die gesig gestaar: Vorige sintesemetodes het slegs klein hoeveelhede produk geproduseer en het baie tyd geverg. "Deur ons sintesemetode te gebruik, kon ons die hoeveelheid produk aansienlik verhoog en die duur van 72 tot vyf uur verkort," verduidelik Apaydin die nuwe vervaardigingsproses vir MOCHA's.
Eerste toetse het getoon dat die katalitiese prestasie van MOCHA's in die vervaardiging van sintesegas uit CO2 vergelykbaar is met die katalisators wat tot dusver gevestig is. Daarbenewens benodig hulle baie minder energie aangesien die hele reaksie by kamertemperatuur uitgevoer kan word. Daarbenewens het MOCHA's bewys dat dit uiters stabiel is. Hulle kan in verskillende oplosmiddels, by verskillende temperature of onder verskillende pH-toestande gebruik word, en behou hul vorm selfs na katalise.
Nietemin is daar 'n paar parameters wat die span rondom Dogukan Apaydin en die doktorale student Hannah Rabl steeds ondersoek. Deur dieselfde elektrodes verskeie kere te gebruik om energie in die vorm van stroom te lewer, toon 'n effense daling in werkverrigting. Hoe die verbinding tussen MOCHA's en elektrodes verder verbeter kan word om hierdie daling in werkverrigting te voorkom, word nou in langtermyn-eksperimente nagevors. "Ons is nog in 'n vroeë stadium van toepassing," wys Dogukan Apaydin uit. “Ek vergelyk dit graag met sonkragstelsels, wat 30 jaar gelede baie meer kompleks en duurder was om te vervaardig as wat dit vandag is. Met die regte infrastruktuur en politieke wil kan MOCHA's egter ook in die toekoms wyd gebruik word in die omskakeling van CO2 in sintesegas en sodoende hul bydrae tot klimaatbeskerming lewer," is Apaydin seker.
