Etter 150 år hadde vi endelig et gjennombrudd mot å skifte CO2 til drivstoff

For et og et halvt år eller mer har forskere forsøkt å finne ut hvordan man gjør noe nyttig med alt karbondioksid som flyter rundt i atmosfæren. Vi har masse ting, vi avgir det hver gang vi puster ut, men alt det gjør er å henge rundt i atmosfæren, noe som gjør vår planet varmere og forårsaker en rekke potensielt svært ubehagelige bivirkninger i prosessen.

Forskere ville egentlig Elsker å finne en måte å slå alt på i drivstoff, noe som antagelig ville drepe to fugler med en stein ved å gi oss en erstatning for drivhusgasser. Men dette har vært lettere sagt enn gjort: Ikke bare har forskere slitt seg for å finne ut hvordan man lagrer det som blir redusert fra karbondioksidet, de sliter fortsatt med å forstå hvordan reduksjon av karbondioksid kan til og med bli katalysert.

Med andre ord har forskere i utgangspunktet vært rote rundt med CO2 siden midten av 1800-tallet, blande det med forskjellige materialer, oppvarme det osv., Bare en gang oppnå en reaksjon ("150 år" er en referanse til et 1869-eksperiment i hvilke forskere brukte en elektrokatalysator til å konvertere CO2 til myresyre, et konserveringsmiddel). Men mens forskere har forstått dette potensialet lenge, forstod de ikke virkelig hva som gjorde disse reaksjonene. Det gjorde det mulig å utføre eksperimenter på en kontrollert måte umulig, til nå, takket være et nytt eksperiment utført av forskere ved Columbia University School of Engineering. Resultatene av deres papir ble publisert i dag i Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet.

"Vi begynte å gjøre dette som hvordan andre mennesker gjør dette gjennom forsøk og feil, og leker med forskjellige materialer for å se hvordan effektiviteten av CO2-konvertering er avhengig av materialegenskaper," leder forfatter Irina Chernyshova, assosiert forsker ved Columbia University School of Ingeniørfag og Anvendt Vitenskap, forteller Omvendt. "Men det kan ta en levetid."

Deres gjennombrudd, Chernyshova forklarer, har å gjøre med prosessen med elektrokjemisk reduksjon, eller omdannelsen av CO2 til et enklere molekyl ved å legge til elektrisk energi. Ved hjelp av overflateforbedret Raman-spektroskopi kunne teamet observere for første gang at karbondioksid kan reduseres ved hjelp av en enkelt mellomproduktkarboksylat som festes til overflaten av karbon- og oksygenmolekylene - i stedet for to.

"For 150 år har folk visst at dette er mulig, men de kunne ikke i 150 år kommersialisere det, fordi de gjør det på en ikke-systematisk måte," sa Chernyshova. "Du kan ikke vise alt materiale i alle mulige kombinasjoner."

Nå som de forstår kullsyreelektriske reduksjon bedre, har forskere rundt om i verden nå mye bedre veiledningsskinner for egen forskning, ikke bare innen fornybar energi, men med målet om å redusere CO2 i et antall flere nyttige molekyler, for eksempel gjødsel. Og fordi vi vet mer om denne prosessens ordspråklige "trinn ett", blir eksperimenter mye billigere og enklere å utføre, forhåpentligvis med en knock-on effekt.

"Med denne kunnskapen og beregningskraften," sier papirets medforfatter Sathish Ponnurangam, i en pressemelding, "vil forskere kunne forutsi mer nøyaktig reaksjonen på forskjellige katalysatorer og spesifisere de mest lovende, som videre kan syntetiseres og testet.”

Ved siden av anstrengelser for å katalysere CO2 ved bruk av direkte sollys, blir prosessen mer kjent som kunstig eller semi-kunstig fotosyntese på grunn av inspirasjonen den trekker fra planter, en innsats for å omdanne CO2 til brennstoff eller pustende luft. Tidligere i måneden fant forskere ved University of Cambridge i Storbritannia ut hvordan man fordeler vannmolekylene mer effektivt i hydrogen (som kan brukes som drivstoff) og oksygen ved hjelp av et enzym som finnes i alger som kalles hydrogenase.