Enkel metode til at omdanne kuldioxid til nyttige forbindelser

Forskere i Japan har fundet en energieffektiv måde at omdanne hoveddrivhusgassen kuldioxid (CO ₂ ) til nyttige kemikalier. Ved hjælp af metoden, CO ₂ omdannes til strukturer kaldet metal-organiske rammer (MOF'er), foreslår en ny og enklere vej til bortskaffelse af drivhusgassen for at hjælpe med at tackle den globale opvarmning.

Forskningen blev udført af forskere ved Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), Kyoto Universitet, og kolleger, og resultaterne offentliggøres i Journal of the American Chemical Society .

"At tage CO ₂ frigivet fra forbrænding af fossile brændstoffer og omdannelse af gassen til værdifulde kemikalier og materialer er en lovende tilgang til at beskytte miljøet. Men fordi CO ₂ er et meget inert og stabilt molekyle, det er svært at få det til at reagere ved hjælp af konventionelle konverteringsprocesser, " siger Satoshi Horike, en kemiker ved iCeMS, der ledede undersøgelsen. "Vores arbejde demonstrerer en lettere tilgang, der kan køres ved en meget lavere temperatur og et meget lavere tryk. Dette burde lave reaktioner, der bruger CO ₂ lettere at producere og mere populær."

Det japanske hold målrettede MOF'er, fordi de har en bred vifte af anvendelser, herunder som biosensorer og katalysatorer. Yderligere, fordi MOF'er er porøse og kan indeholde store mængder gas, de viser lovende lagringsenheder til bæredygtigt brintbrændstof.

For at køre reaktionen, forskerne boblede CO ₂ ved en temperatur på 25°C og et tryk på 0,1 MPa gennem en opløsning med et organisk molekyle kaldet piperazin, i det, kemikere kalder en "one pot"-procedure. MOF'en dukkede hurtigt op som et hvidt mikrokrystallinsk pulver, der kunne opsamles og tørres. Analyse af dens struktur ved hjælp af røntgen- og kernemagnetisk resonansspektroskopi bekræftede, at konverteringen havde fundet sted som planlagt.

MOF'erne havde et højt overfladeareal, selvom de var lavet af mere end 30% CO ₂ efter vægt – egenskaber, der gør dem velegnede som funktionelle materialer til mange anvendelser.

Forskerne planlægger nu at se, hvordan de kunne bruge reaktionen til at omdanne CO ₂ direkte fra industridampe, såsom dem, der frigives af kul- og gasfyrede kraftværker.

"Direkte udnyttelse af CO ₂ er udfordrende, men det vil potentielt spare en masse energi, der kræves til opsamling og adskillelse af gassen, " sagde Horike. "Emissionen af ​​CO ₂ ved fossilt brændstof skal forbrænding reduceres og reguleres for at beskytte miljøet. Vores metode her er en potentiel ledetråd til at hjælpe med at løse nogle vigtige miljøproblemer."