Volba
Pokud přeměníte CO2 na syntézní plyn, získáte cennou surovinu pro chemický průmysl. Vědci z TU Wien ukazují, jak to funguje i při pokojové teplotě a okolním tlaku.
Každého, kdo si vybaví CO2, si pravděpodobně rychle vybaví pojmy jako škodlivý pro klima nebo odpad. Zatímco CO2 zde byl dlouhou dobu – čistý odpadní produkt – stále více se vyvíjí procesy, pomocí kterých lze skleníkový plyn přeměnit na cenné suroviny. Chemie pak hovoří o „chemikáliích s přidanou hodnotou“. Nový materiál, který to umožňuje, byl vyvinut na Technologické univerzitě ve Vídni a nedávno představen v časopise Communications Chemistry.
Výzkumná skupina Dominika Edera vyvinula nový materiál, který usnadňuje přeměnu CO2. Jedná se o MOCHA - jedná se o organokovové chalkogenolátové sloučeniny, které slouží jako katalyzátory. Výsledkem elektrochemické přeměny je syntézní plyn, zkráceně syngas, který je důležitou surovinou pro chemický průmysl.
CO2 se stává syntézním plynem
Syngas je směsí oxidu uhelnatého (CO), vodíku (H2) a dalších plynů a používá se jako surovina pro další látky. Jednou z nejdůležitějších oblastí použití je výroba hnojiv, při které se ze syntézního plynu vyrábí amoniak. Dá se ale využít i pro výrobu paliv jako je nafta nebo pro výrobu metanolu, který se používá v palivových článcích. Vzhledem k tomu, že extrakce CO2 z atmosféry je poměrně energeticky náročná, má smysl extrahovat CO2 z průmyslových závodů. Odtud tedy může sloužit jako výchozí materiál pro různé chemikálie.
Předchozí způsoby však vyžadují vysoké teploty a tlak, stejně jako drahé katalyzátory. Vídeňští badatelé proto hledali katalyzátory, s nimiž lze syntézní plyn vyrábět i při nízkých teplotách a okolním tlaku. „MOCHA fungují jinak než dosud používané katalyzátory: Místo tepla se dodává elektřina, která aktivuje katalyzátor a iniciuje přeměnu CO2 na syntézní plyn,“ vysvětluje vedoucí juniorské skupiny Dogukan Apaydin, který má na starosti metody přeměny CO2 v výzkumná skupina zkoumá.
MOCHA jako řešitelé problémů
MOCHA tvoří třídu materiálů, které byly vyvinuty téměř před 20 lety, ale dosud nenašly uplatnění. Organicko-anorganické hybridní materiály si proto získaly oblibu až v posledních letech. Vědci z TU rozpoznali potenciál MOCHA jako katalyzátorů a poprvé s nimi provedli experimenty. Potýkali se však s řadou problémů: Předchozí metody syntézy produkovaly pouze malá množství produktu a vyžadovaly mnoho času. "Pomocí naší metody syntézy jsme byli schopni výrazně zvýšit množství produktu a zkrátit dobu trvání ze 72 na pět hodin," vysvětluje Apaydin nový výrobní proces pro MOCHA.
První testy ukázaly, že katalytický výkon MOCHA při výrobě syntézního plynu z CO2 je srovnatelný s dosud zavedenými katalyzátory. Kromě toho vyžadují mnohem méně energie, protože celou reakci lze provádět při teplotě místnosti. Navíc se MOCHA ukázaly jako extrémně stabilní. Mohou být použity v různých rozpouštědlech, při různých teplotách nebo za různých podmínek pH a zachovávají si svůj tvar i po katalýze.
Přesto existují některé parametry, které tým kolem Dogukana Apaydina a doktorandky Hannah Rabl stále zkoumá. Vícenásobné použití stejných elektrod k dodání energie ve formě proudu ukazuje mírný pokles výkonu. Jak lze dále zlepšit spojení mezi MOCHA a elektrodami, aby se tomuto poklesu výkonu zabránilo, se nyní zkoumá v dlouhodobých experimentech. "Stále jsme v rané fázi aplikace," zdůrazňuje Dogukan Apaydin. „Rád to srovnávám se solárními systémy, jejichž výroba byla před 30 lety mnohem složitější a nákladnější než dnes. Při správné infrastruktuře a politické vůli však mohou být MOCHA v budoucnu široce využívány při přeměně CO2 na syntézní plyn a přispět tak k ochraně klimatu,“ je si jistý Apaydin.
