Innowacja nanotechnologiczna: teraz można produkować alkohol z powietrza

Pracownicy American Institute of Physics wynaleźli najnowsze grafenowe i miedziane „nano-igły”, które zamieniają dwutlenek węgla w cząsteczki alkoholu etylowego, wykorzystując potencjał energetyczny prądu elektrycznego. Takie dane opisano w czasopiśmie Chemistry Select.

„Nasze odkrycie zostało odkryte, można by rzec, przez przypadek. Na samym początku naszej podróży postawiliśmy sobie podobne zadanie, ale planowaliśmy poświęcić na jego realizację znacznie więcej wysiłku i czasu. Okazało się, że transformacja zachodzi praktycznie niezależnie, bez naszego aktywnego udziału” – tak wypowiada się jeden z uczestników eksperymentu, pracownik laboratorium narodowego w Oak Ridge (Tennessee).

Warto zauważyć, że w ciągu ostatniej dekady naukowcy wielokrotnie próbowali przekształcić składniki atmosferyczne w paliwo i inne substancje. Na przykład w tym roku, w środku lata, fizycy z Chicago wynaleźli specjalną nanobaterię słoneczną, która wykorzystuje strumień energii świetlnej do rozkładu molekularnego dwutlenku węgla. Umożliwiło to produkcję wodoru i tlenku węgla do końcowej produkcji metanu, alkoholu etylowego i innych rodzajów biopaliw.

Eksperci od dawna pracują nad tymi procesami, usiłując znaleźć najbardziej optymalne metody rozkładu dwutlenku węgla, przy minimalnej ilości pomocniczych produktów przemiany (często bezużytecznych lub wręcz zbędnych).

Nanotechnologowie wybrali miedź jako główną substancję ułatwiającą ten proces, gdyż jej właściwości idealnie wpisują się w reakcję redukcji dwutlenku węgla.

Problemem było to, że miedź w wyniku przemiany przyczyniała się do powstania nie jednego, lecz kilku składników, co stało się poważną przeszkodą w zastosowaniu tego odkrycia w przemyśle.

Problem ten udało się jednak rozwiązać dzięki zastosowaniu dodatkowo innego, niezwykle wytrzymałego i niezwykle energochłonnego rewolucyjnego materiału – grafenu.

Nadawszy grafenowi arkuszowemu unikalny kształt, technolodzy częściowo zastosowali do niego nanocząsteczki miedzi. Umożliwiło to zapewnienie, że cząsteczki dwutlenku węgla rozkładają się tylko w określonych obszarach, a mianowicie na końcach „nano-igieł”.

Podczas eksperymentu naukowcom udało się przejąć kontrolę nad procesem i spowodować przemianę 60% dwutlenku węgla w etanol.

Jak dotąd wiele szczegółów tej nanoreakcji pozostaje nierozwiązanych. Jednak technologia ta jest już bliska wykorzystania do przemysłowej produkcji alkoholu. Ponadto nowa produkcja będzie bardziej opłacalna: przy stosunkowo niskim koszcie substancji katalizujących możliwe jest uzyskanie niemal dowolnej ilości produktu końcowego - alkoholu etylowego.

Zgodnie z założeniami praktykujących specjalistów, wyniki tego badania mogą być również wykorzystane do akumulacji dodatkowej energii, która mogłaby być skoncentrowana w bateriach słonecznych lub innych urządzeniach magazynujących. Uzyskana energia może być następnie wykorzystana jako biologiczny materiał paliwowy dla różnych potrzeb domowych i przemysłowych.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]