Няма съмнение, че изменението на климата е много сериозен (и влошаващ се) проблем. Според неотдавнашен доклад на Междуправителствения комитет по изменението на климата (IPCC), дори ако всички индустриализирани държави по света станат неутрални по отношение на въглерода през нощта, проблемът ще продължи да се задълбочава. Накратко, не е достатъчно да спрете да изпомпвате мегатони на СО2 в атмосферата; ние също трябва да започнем да премахваме това, което вече сме поставили там.
Тук влиза в игра техниката, известна като улавяне на въглерод (или отстраняване на въглерод). Възприемайки природата си, международен екип от изследователи от Университета в Ватерлоо, Онтарио, са създали „изкуствено листо“, което имитира възможностите за почистване на въглерода в истинското нещо. Но вместо да обръщаме атмосферния CO2 в източник на гориво за себе си, листото го превръща в полезно алтернативно гориво.
Изследванията на екипа бяха описани в документ, който се появи наскоро в списанието Енергия на природата, Екипът беше ръководен от Йимин А. Ву, изследовател с Центъра за наноразмерни материали в Националната лаборатория на Аргон (ИНЛ) в Илинойс и професор по инженерство от Института за нанотехнологии (WIN) на Waterloo. Към него се присъединиха изследователи от двете институции, както и от Калифорнийския държавен университет (Нортридж) и от градския университет в Хонконг.
В природата зелените растения превръщат атмосферния СО2 и вода в глюкоза и кислород чрез процеса на фотосинтеза. Това става възможно благодарение на пигментния хлорофил, който абсорбира светлината от Слънцето на множество дължини на вълната (виолетово-синьо и оранжево-червено), за да захранва химичните реакции. След това глюкозата се използва от растенията като източник на гориво, докато се отделя кислороден газ.
Както обясни Ву, той и неговият екип използваха една и съща идея, за да проектират изкуственото си листо, което разчита на много подобен процес, но произвежда различни крайни продукти. "Наричаме го изкуствен лист, защото имитира истински листа и процеса на фотосинтеза", каза той. „Листът произвежда глюкоза и кислород. Ние произвеждаме метанол и кислород. "
Ключът към процеса (над който Ву и неговите колеги работят от 2015 г.) е чаров оксид, евтин червен прах, който е химически разработен, за да има колкото се може повече осемстранни частици. Този прах се създава чрез химична реакция, когато глюкоза, меден ацетат, натриев хидроксид и натриев додецил сулфат се добавят към вода, която е нагрята до определена температура.
След това този прах се добавя към вода, където служи като катализатор, тъй като въглеродният диоксид се нагнетява и соларен симулатор свети лъч бяла светлина в разтвора. Получената химическа реакция произвежда кислороден газ (чрез фотосинтеза), докато СО2, вода и разтвор на прах се превръщат в метанол. Тъй като метанолът има по-ниска точка на кипене от водата, разтворът се нагрява и метанолът се събира, докато се изпарява.
Този процес отразява сходни изследвания, проведени в университета в Кеймбридж във Великобритания, където изследователите са разработили устройство, което използва фотосинтеза, произведен от слънчева светлина и кобалтови светлинни абсорбатори, за да превърне водата и CO2 газ в сингъри. Това вещество е направено от смес от водород и въглероден оксид и се използва при производството на алтернативни горива, фармацевтични продукти, пластмаси и торове.
Той също е подобен на концепцията за "изкуствено дърво", разработена от Клаус Лакнер, директор на Центъра за устойчива енергия Lenfest към Колумбийския университет. Преди години Лакнър предложи метод, при който „дърветата“ с пластмасови листа, покрити със смола, могат да премахнат 100 пъти повече от CO2 от въздуха като естествени дървета. След като листата накиснат колкото се може повече въглероден диоксид, те се поставят във вода за създаване на биогорива.
Процес като този е вълнуващ по две причини. На първо място, премахването на въглеродния диоксид (основният принос за глобалното затопляне) от атмосферата ще помогне за забавяне на климатичните промени. Второ, получените алтернативни горива ще позволят на хората да продължат да разчитат на неелектрически автомобили, като по този начин ще ни дадат повече време да извършим прехода към неутрален въглероден живот. Или както Wu каза за Space Magazine по имейл:
„Тази технология се очаква да намали CO2 емисии от петролни компании, автомобилни компании и стоманодобивни компании. Той може също така да осигури чисти и устойчиви горива, метанол, за превозни средства и самолети. Метанолът също е суровина в химическата промишленост за производство на пластмаси и влакна. Това осигурява решение за намаляване на емисиите на CO2 и производство на устойчиви горива за зелена икономика. "
В бъдеще ще бъдат предприети допълнителни стъпки за увеличаване на добива на метанол и комерсиализиране на патентования процес, така че той да може да се използва за промишлени цели. „Изключително съм развълнуван от потенциала на това откритие да промени играта“, добави Ву. „Климатичните промени са спешен проблем и можем да помогнем за намаляване на CO2 емисии, като същевременно създава алтернативно гориво. "
