, 2021/9/25
A Cincinnati Egyetem vegyészmérnökei új megközelítéseket dolgoznak ki az üvegházhatású gázok üzemanyaggá alakítására. Ez nemcsak az éghajlatváltozás kezelésében segíthet, hanem a távolabbi jövőben az űrhajósok Marsról való hazatérésében is.
Jingjie Wu professzor és diákjai egy szénkatalizátor segítségével egy reaktorban szén-dioxidot alakítottak át metánná. Ezt a folyamatot, a Sabatier-reakciót a Nemzetközi Űrállomáson arra használják, hogy "kitisztítsák" a CO2-t a levegőből, amelyet az állomás lakói belélegeznek, és hogy rakétahajtóanyagot állítsanak elő az állomás stabil pályán tartásához. Wu, aki kezdetben az elektromos járművek üzemanyagcelláit tanulmányozta, 10 évvel ezelőtt kezdett el foglalkozni a CO2 átalakításával a laboratóriumában.
"Rájöttem, hogy az üvegházhatású gázok nagy problémát jelentenek a társadalomban" - mondta. "Sok ország felismerte, hogy a szén-dioxid nagy kérdés a társadalmunk fenntartható fejlődése szempontjából. Ezért gondolom, hogy el kell érnünk a szén-dioxid-semlegességet. [Az amerikai szén-dioxid-mentesítési célok] azt jelentik, hogy újra kell hasznosítanunk a szén-dioxidot"."
Wu és diákjai olyan katalizátorokkal kísérleteztek, mint a grafén kvantumpontok (nanoszintű szénrétegek) a metánhozam növelésére. Reméli, hogy az eljárás elvezethet ahhoz, hogy start-up cégek kereskedelmi forgalomba hozzák a technikát üzemanyag-előállításra; az eljárás 100-szor termelékenyebb, mint alig 10 évvel ezelőtt. Wu tanítványai különböző katalizátorokat használnak, hogy ne csak metánt, hanem etilént is előállítsanak, amely a műanyagok, a gumi, a szintetikus ruházat és más termékek előállításának egyik fontos összetevője.
CO2-ból történő üzemanyagszintézis még életképesebbé válik, ha nem tárolható megújuló energiával párosul: "Jelenleg van felesleges zöld energiánk, amelyet egyszerűen kidobunk. Ezt a felesleges megújuló energiát vegyi anyagokban tárolhatjuk" - mondta. Az átalakítási folyamat a CO2-t termelő erőművekben is alkalmazható, és a felesleges CO2-termelés helyén is elvégezhető.
Wu elmondta, hogy a CO2-ból történő üzemanyag-előállítás terén elért eredmények alapján biztos abban, hogy az ember még az ő életében eljut a Marsra. A marsi légkör szinte teljes egészében CO2-ből áll. Ha a Marsra tartó űrhajósok a felszínen elő tudnák állítani azt, amire a hazatéréshez szükségük van, akkor a felére csökkenthetnék a magukkal vinni kívánt üzemanyag mennyiségét. Wu elmondta: "Olyan ez, mint egy benzinkút a Marson. Könnyedén át lehetne pumpálni a szén-dioxidot ezen a reaktoron, és metánt előállítani egy rakéta számára."
"Jelenleg, ha vissza akarsz jönni a Marsról, kétszer annyi üzemanyagot kellene magaddal vinned, ami nagyon nehéz. A jövőben pedig más üzemanyagokra lesz szükséged. Tehát a CO2-ből metanolt állíthatunk elő, és felhasználhatjuk őket más továbbfeldolgozó anyagok előállítására. Akkor talán egy nap majd élhetnénk a Marson".
A tanulmány a Nature Communications című folyóiratban jelent meg, a Rice Egyetem, a Sanghaji Egyetem és a Kelet-kínai Tudományos és Technológiai Egyetem munkatársai közreműködésével.