voľba
Ak premieňate CO2 na syntézny plyn, získate cennú surovinu pre chemický priemysel. Výskumníci z TU Wien ukazujú, ako to funguje aj pri izbovej teplote a okolitom tlaku.
Každému, kto si spomenie na CO2, zrejme rýchlo napadnú pojmy ako škodlivý pre klímu alebo odpad. Zatiaľ čo CO2 tu bol dlhú dobu - čistý odpadový produkt - vyvíja sa stále viac procesov, pomocou ktorých možno skleníkový plyn premeniť na cenné suroviny. Chémia potom hovorí o „chemikáliách s pridanou hodnotou“. Nový materiál, ktorý to umožňuje, bol vyvinutý na Technickej univerzite vo Viedni a nedávno prezentovaný v časopise Communications Chemistry.
Výskumná skupina Dominika Edera vyvinula nový materiál, ktorý uľahčuje premenu CO2. Sú to MOCHA - sú to organokovové chalkogenolátové zlúčeniny, ktoré slúžia ako katalyzátory. Výsledkom elektrochemickej premeny je syntézny plyn, skrátene syngas, ktorý je dôležitou surovinou pre chemický priemysel.
CO2 sa stáva syntéznym plynom
Syngas je zmesou oxidu uhoľnatého (CO), vodíka (H2) a iných plynov a používa sa ako surovina pre iné látky. Jednou z najdôležitejších oblastí použitia je výroba hnojív, pri ktorej sa zo syntézneho plynu vyrába amoniak. Dá sa však využiť aj na výrobu palív ako nafta alebo na výrobu metanolu, ktorý sa používa v palivových článkoch. Keďže extrakcia CO2 z atmosféry je dosť energeticky náročná, má zmysel extrahovať CO2 z priemyselných závodov. Odtiaľ môže slúžiť ako východiskový materiál pre rôzne chemikálie.
Predchádzajúce metódy však vyžadujú vysoké teploty a tlak, ako aj drahé katalyzátory. Viedenskí výskumníci preto hľadali katalyzátory, pomocou ktorých by sa dal vyrábať syngas aj pri nízkych teplotách a okolitom tlaku. „MOCHA fungujú inak ako doteraz používané katalyzátory: Namiesto tepla sa dodáva elektrina na aktiváciu katalyzátora a spustenie premeny CO2 na syntézny plyn,“ vysvetľuje vedúci juniorskej skupiny Dogukan Apaydin, ktorý má na starosti metódy konverzie CO2 v výskumná skupina skúma.
MOCHA ako riešitelia problémov
MOCHA tvoria triedu materiálov, ktoré boli vyvinuté takmer pred 20 rokmi, no zatiaľ nenašli žiadne uplatnenie. Organicko-anorganické hybridné materiály si preto získali popularitu až v posledných rokoch. Výskumníci TU rozpoznali potenciál MOCHA ako katalyzátorov a po prvýkrát s nimi uskutočnili experimenty. Čelili však mnohým problémom: Predchádzajúce metódy syntézy produkovali len malé množstvá produktu a vyžadovali si veľa času. „Pomocou našej metódy syntézy sme dokázali výrazne zvýšiť množstvo produktu a skrátiť trvanie zo 72 na päť hodín,“ vysvetľuje Apaydin nový výrobný proces pre MOCHA.
Prvé testy ukázali, že katalytický výkon MOCHA pri výrobe syntézneho plynu z CO2 je porovnateľný s doteraz zavedenými katalyzátormi. Okrem toho vyžadujú oveľa menej energie, pretože celú reakciu možno uskutočniť pri teplote miestnosti. Okrem toho sa MOCHA ukázali ako mimoriadne stabilné. Môžu byť použité v rôznych rozpúšťadlách, pri rôznych teplotách alebo pri rôznych podmienkach pH a zachovávajú si svoj tvar aj po katalýze.
Napriek tomu sú niektoré parametre, ktoré tím okolo Dogukana Apaydina a doktorandky Hannah Rabl stále skúma. Viacnásobné použitie rovnakých elektród na dodanie energie vo forme prúdu ukazuje mierny pokles výkonu. Ako možno ďalej zlepšiť spojenie medzi MOCHA a elektródami, aby sa zabránilo tomuto poklesu výkonu, sa teraz skúma v dlhodobých experimentoch. "Stále sme v ranom štádiu aplikácie," zdôrazňuje Dogukan Apaydin. „Rád to porovnávam so solárnymi systémami, ktorých výroba bola pred 30 rokmi oveľa zložitejšia a drahšia ako dnes. So správnou infraštruktúrou a politickou vôľou však môžu byť MOCHA v budúcnosti široko využívané aj pri premene CO2 na syntézny plyn a tým prispieť k ochrane klímy,“ je si istý Apaydin.
