Forskere skaber kunstige blade, der forvandler kulstof til brændstof

Forskere har skabt et "kunstigt blad" for at bekæmpe klimaændringer ved billigt at omdanne skadelig kuldioxid (CO2) til et nyttigt alternativt brændstof.

Den nye teknologi, beskrevet i et papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturenergi , blev inspireret af den måde, planter bruger energi fra sollys på for at omdanne kuldioxid til mad.

"Vi kalder det et kunstigt blad, fordi det efterligner rigtige blade og fotosynteseprocessen, "sagde Yimin Wu, en ingeniørprofessor ved University of Waterloo, der ledede forskningen. "Et blad producerer glucose og ilt. Vi producerer methanol og ilt."

Fremstilling af methanol af kuldioxid, den primære bidragyder til global opvarmning, ville både reducere udledningen af ​​drivhusgasser og være en erstatning for de fossile brændstoffer, der skaber dem.

Nøglen til processen er en billig, optimeret rødt pulver kaldet kobberoxid.

Konstrueret til at have så mange otte-sidede partikler som muligt, pulveret dannes ved en kemisk reaktion, når fire stoffer - glukose, kobberacetat, natriumhydroxid og natriumdodecylsulfat - tilsættes til vand, der er blevet opvarmet til en bestemt temperatur.

Pulveret tjener derefter som katalysator, eller udløser, til en anden kemisk reaktion, når den blandes med vand, hvori der blæses kuldioxid og en stråle af hvidt lys rettes med en solsimulator.

"Dette er den kemiske reaktion, vi opdagede, " sagde Wu, der har arbejdet på projektet siden 2015. "Ingen har gjort det her før."

Reaktionen producerer ilt, som i fotosyntese, samtidig med at kuldioxid i vand-pulveropløsningen omdannes til methanol. Methanolen opsamles, efterhånden som den fordamper, når opløsningen opvarmes.

Næste trin i forskningen inkluderer at øge methanoludbyttet og kommercialisere den patenterede proces til at omdanne kuldioxid indsamlet fra store drivhusgaskilder såsom kraftværker, køretøjer og olieboring.

"Jeg er ekstremt begejstret for denne opdagelses potentiale til at ændre spillet, "sagde Wu, professor i mekanik og mekatronik, og medlem af Waterloo Institute for Nanotechnology. "Klimaændringer er et presserende problem, og vi kan hjælpe med at reducere CO2-emissioner og samtidig skabe et alternativt brændstof."

Wu samarbejdede om papiret, Facetafhængige aktive steder af en enkelt Cu2O-partikelfotokatalysator til CO2-reduktion til methanol, med Tijana Rajh og andre forskere ved Argonne National Laboratory i Illinois, samt videnskabsmænd ved California State University, Northridge, og City University of Hong Kong.