Przełom w walce z CO2: Naukowcy opracowali metodę przekształcania dwutlenku węgla w paliwo

Od problemu do rozwiązania: Nowa droga dla dwutlenku węgla

Dwutlenek węgla, powszechnie uznawany za głównego sprawcę globalnego ocieplenia, może wkrótce zmienić swój status z kłopotliwego odpadu na cenny surowiec. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda oraz Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii ogłosili przełomową metodę, która pozwala przekształcić CO2 w użyteczne paliwo. Ich odkrycie, opisane w prestiżowym czasopiśmie Nature Energy, otwiera nowy rozdział w technologiach wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla (CCU).

Kluczowa rola taniego i powszechnego metalu

Najbardziej zaskakującym aspektem tej technologii jest materiał, który umożliwia reakcję. W przeciwieństwie do wcześniejszych, kosztownych prób wykorzystujących metale szlachetne, takie jak platyna czy pallad, nowa metoda opiera się na taniej i szeroko dostępnej miedzi.

„Przez lata sądzono, że tylko drogie katalizatory mogą efektywnie rozbijać stabilne cząsteczki CO2. Udowodniliśmy, że odpowiednio przygotowana miedź może być niezwykle wydajna i, co najważniejsze, opłacalna” – wyjaśnia główny autor badania, prof. Mark Johnson.

Naukowcy opracowali specjalny proces obróbki powierzchni miedzi, tworząc na niej nanostruktury, które dramatycznie zwiększają jej aktywność katalityczną. Ten „zaprojektowany” katalizator jest w stanie przekształcić dwutlenek węgla w tlenek węgla (CO) lub metanol (CH3OH) – związki stanowiące podstawę wielu paliw syntetycznych i chemikaliów przemysłowych.

Jak działa proces konwersji?

Technologia zespołu opiera się na elektrolizie. W specjalnej komorze, pod wpływem prądu elektrycznego, cząsteczki CO2 rozpadają się na powierzchni katody z aktywowanej miedzi. Proces ten, zwany redukcją elektrochemiczną, można zasilać energią ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr czy słońce, co czyni go potencjalnie neutralnym dla klimatu.

Krok 1: CO2 jest wychwytywany bezpośrednio z powietrza lub ze źródeł punktowych, np. z elektrowni.
Krok 2: Gaz jest wprowadzany do reaktora elektrochemicznego z katodą z aktywowanej miedzi.
Krok 3: Dzięki energii elektrycznej cząsteczki CO2 ulegają redukcji, tworząc pożądane węglowodory.
Krok 4: Powstałe paliwo można magazynować lub wykorzystać na miejscu, zamykając obieg węgla.

Implikacje dla energetyki i przemysłu

Odkrycie to ma daleko idące konsekwencje. Po pierwsze, oferuje realną alternatywę dla składowania CO2 pod ziemią (CCS), zamieniając problem w produkt. Po drugie, tworzy możliwość magazynowania nadwyżek energii z OZE w formie chemicznej – paliwa, które można wykorzystać, gdy słońce nie świeci, a wiatr nie wieje. Dla przemysłu ciężkiego, takiego jak stalownie czy cementownie, które są dużymi emitentami, technologia ta może stać się kluczowym elementem strategii dekarbonizacji.

Choć badania są na zaawansowanym etapie laboratoryjnym, zespół współpracuje już z partnerami przemysłowymi nad skalowaniem procesu. Szacuje się, że pierwsze pilotażowe instalacje mogą powstać w ciągu najbliższych pięciu lat. Jeśli technologia okaże się opłacalna na skalę przemysłową, może znacząco przyspieszyć globalną walkę ze zmianami klimatycznymi, oferując ekonomicznie uzasadniony sposób na redukcję emisji gazów cieplarnianych.

Foto: www.unsplash.com