Καταλύτης θα μετατρέπει το CO2 σε καύσιμο

[Xavier]

Η δυνατότητα ενός νέου καταλύτη να διαχωρίζει το διοξείδιο του άνθρακα εις τα εξ ων συνετέθη, μπορεί να μας επιτρέψει να χρησιμοποιήσουμε το CO2 από την ατμόσφαιρα ως πηγή καυσίμων, όπως ακριβώς κάνουν τα φυτά.

«Η διάσπαση των πολύ σταθερών δεσμών στο CO2 είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην συνθετική χημεία», λέει ο Frederic Goettmann, χημικός στο Ινστιτούτο Max Planck της Γερμανίας. «Ωστόσο, τα φυτά το κατορθώνουν εδώ και εκατομμύρια χρόνια».

Τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για να σπάσουν τους σχετικά σταθερούς χημικούς δεσμούς ανάμεσα στα άτομα του άνθρακα και του οξυγόνου. Στη φωτοσύνθεση, το μόριο του CO2 αρχικά συνδέεται με άτομα αζώτου, δημιουργώντας αντιδραστικές χημικές ουσίες που λέγονται καρβαμιδικά άλατα. Αυτές οι λιγότερo σταθερές ουσίες μπορούν στη συνέχεια να διασπαστούν, επιτρέποντας τη χρήση των ατόμων του άνθρακα στη σύνθεση άλλων προϊόντων του φυτού, όπως λακτόζη και πρωτεΐνες.

Σε μια προσπάθεια να μιμηθούν αυτή τη φυσική διαδικασία, ο Goettmann και οι συνάδελφοί του, Arne Thomas και Markus Antonietti, δημιούργησαν ένα νέο καταλύτη με βάση το άζωτο, ο οποίος μπορεί να παράγει καρβαμιδικά άλατα. Η ουσία είναι φτιαγμένη από επίπεδα στρώματα άνθρακα και άτομα αζώτου διαταγμένα σε εξάγωνα.

Η ομάδα θέρμανε ένα μείγμα CO2 και βενζόλης με τον καταλύτη σε θερμοκρασία 150ο Κελσίου. Στο πρώτο στάδιο, ο καταλύτης ενεργοποίησε το CO2 να σχηματίσει ένα αντιδραστικό καρβαμιδικό άλας, σαν κι αυτό που δημιουργείται στα φυτά. Στο επόμενο στάδιο, ο καταλύτης επέτρεψε στα μόρια βενζόλης να αποσπάσουν το άτομο οξυγόνου από το CO2 στο καρβαμιδικό άλας, παράγοντας φαινόλη και ένα αντιδραστικό είδος μονοξειδίου του άνθρακα.

«Το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χτιστούν καινούργιοι δεσμοί άνθρακα με άνθρακα», εξηγεί ο Goettmann. «Κάναμε το πρώτο βήμα χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα ως πηγή για χημική σύνθεση».

Οι ερευνητές προσπαθούν τώρα να φέρουν τη μέθοδό τους ακόμη πιο κοντά στη φωτοσύνθεση. «Η αντίδραση της βενζόλης παρέχει την ενέργεια για τον διαχωρισμό του CO2, αλλά στα φυτά αυτό το κάνει το ηλιακό φως». Ο νέος καταλύτης απορροφά υπέρυθρες ακτινοβολίες, γι’ αυτό και η ομάδα πειραματίζεται με το αν μπορεί το φως να αντικαταστήσει τη βενζόλη.