valik
Kui muudate CO2 sünteesgaasiks, saate väärtusliku tooraine keemiatööstusele. TU Wieni teadlased näitavad, kuidas see toimib isegi toatemperatuuril ja ümbritseval rõhul.
Igaüks, kes mõtleb CO2-le, mõtleb ilmselt kiiresti sellistele mõistetele nagu kliimale kahjulik või jäätmed. Kui CO2 oli seal juba pikka aega – puhas jääkprodukt –, töötatakse välja järjest rohkem protsesse, mille abil saab kasvuhoonegaasi muuta väärtuslikuks tooraineks. Keemia räägib siis "lisandväärtusega kemikaalidest". Uus materjal, mis seda võimaldab, töötati välja Viini Tehnikaülikoolis ja seda esitleti hiljuti ajakirjas Communications Chemistry.
Dominik Ederi uurimisrühm töötas välja uue materjali, mis hõlbustab CO2 muundamist. Need on MOCHA-d – need on metallorgaanilised kalkogenolaatühendid, mis toimivad katalüsaatoritena. Elektrokeemilise muundamise tulemuseks on sünteesgaas ehk lühidalt sünteesgaas, mis on keemiatööstuse oluline tooraine.
CO2 muutub sünteesgaasiks
Sünnigaas on süsinikmonooksiidi (CO), vesiniku (H2) ja muude gaaside segu ning seda kasutatakse teiste ainete toorainena. Üks olulisemaid kasutusvaldkondi on väetiste tootmine, mille käigus toodetakse ammoniaaki sünteesgaasist. Kuid seda saab kasutada ka kütuste, näiteks diislikütuse või metanooli tootmiseks, mida kasutatakse kütuseelementides. Kuna CO2 ammutamine atmosfäärist on küllaltki energiamahukas, on CO2 otstarbekas kaevandada tööstusettevõtetest. Sealt edasi võib see olla erinevate kemikaalide lähteaineks.
Varasemad meetodid nõuavad aga kõrget temperatuuri ja rõhku ning kalleid katalüsaatoreid. Viini teadlased otsisid seetõttu katalüsaatoreid, millega saaks sünteesigaasi toota ka madalatel temperatuuridel ja ümbritseval rõhul. "MOCHA-d töötavad teisiti kui seni kasutatud katalüsaatorid: soojuse asemel tarnitakse elektrit, et aktiveerida katalüsaator ja algatada CO2 muundamine sünteesgaasiks," selgitab nooremrühma juht Dogukan Apaydin, kes vastutab CO2 muundamise meetodite eest. uurimisrühm uurib.
MOCHA-d kui probleemide lahendajad
MOCHA-d moodustavad materjalide klassi, mis töötati välja peaaegu 20 aastat tagasi, kuid mis pole siiani rakendust leidnud. Orgaanilised-anorgaanilised hübriidmaterjalid on seetõttu populaarsust kogunud alles viimastel aastatel. TLÜ teadlased mõistsid MOCHA-de potentsiaali katalüsaatoritena ja tegid nendega esimest korda katseid. Siiski seisid nad silmitsi mitmete probleemidega: varasemad sünteesimeetodid andsid vaid väikeses koguses toodet ja nõudsid palju aega. "Meie sünteesimeetodit kasutades suutsime oluliselt suurendada toote kogust ja lühendada kestust 72 tunnilt viiele tunnile," selgitab Apaydin MOCHAde uudset tootmisprotsessi.
Esimesed katsed näitasid, et MOCHA-de katalüütiline jõudlus sünteesgaasi tootmisel CO2-st on võrreldav seni välja töötatud katalüsaatoritega. Lisaks vajavad nad palju vähem energiat, kuna kogu reaktsiooni saab läbi viia toatemperatuuril. Lisaks on MOCHA-d osutunud äärmiselt stabiilseks. Neid saab kasutada erinevates lahustites, erinevatel temperatuuridel või erinevatel pH-tingimustel ning need säilitavad oma kuju ka pärast katalüüsi.
Sellegipoolest on mõned parameetrid, mida Dogukan Apaydini ja doktorandi Hannah Rabli meeskond endiselt uurib. Samade elektroodide kasutamine mitu korda energia edastamiseks voolu kujul näitab jõudluse mõningast langust. Nüüd uuritakse pikaajalistes katsetes, kuidas MOCHA-de ja elektroodide vahelist ühendust saab veelgi parandada, et seda jõudluse langust vältida. "Oleme veel taotluse esitamise alguses, " märgib Dogukan Apaydin. „Mulle meeldib seda võrrelda päikesesüsteemidega, mille tootmine oli 30 aastat tagasi palju keerulisem ja kallim kui praegu. Õige taristu ja poliitilise tahte korral saab MOCHA-sid aga tulevikus laialdaselt kasutada ka CO2 muundamisel sünteesgaasiks ja seeläbi anda oma panus kliimakaitsesse,“ on Apaydin kindel.
