Katalizator słoneczny wychwytuje metan, tworząc czysty wodór i węgiel
Uniwersytet Środkowej FlorydyMetan ma 80-krotnie gorszy efekt cieplarniany niż dwutlenek węgla w okresie 20 lat, a emisje gwałtownie rosną, nawet gdy zaczynamy redukować CO2. To sprawia, że nowy katalizator UCF wychwytujący węglowodory, zasilany światłem słonecznym, jest bardzo atrakcyjnym pomysłem.
Naukowcy z Centrum Technologii Nanonauki na Uniwersytecie Centralnej Florydy i Instytutu Kosmicznego na Florydzie twierdzą, że opracowali fotokatalizator bogaty w bor, zaprojektowany z nanoskalowymi defektami lub nieregularnościami strukturalnymi, które pozwalają mu rozszczepiać łańcuchy węglowodorowe, takie jak metan, na nieszkodliwe składniki.
Materiałem wejściowym jest po prostu światło słoneczne – skoncentrowane, jeśli to możliwe – i powietrze zawierające węglowodory. Produktami wyjściowymi są czysty wodór, który może być wykorzystywany do różnych celów energetycznych, oraz czysty węgiel, kolejny produkt nadający się do sprzedaży, który jest przydatny m.in. ze względu na jego przewodność cieplną i elektryczną oraz właściwości smarne.
Co ważne, proces ten nie wytwarza dwutlenku węgla ani tlenku węgla. Jest to wyraźne przeciwieństwo typowych procesów przemysłowych stosowanych do produkcji wodoru lub gazu syntezowego z metanu i wody, które emitują duże ilości jednego lub drugiego.
– Ten wynalazek to tak naprawdę dwie różne rzeczy – mówi ekspert UCF ds. katalizy Richard Blair w komunikacie prasowym. – Otrzymujesz zielony wodór i usuwasz – a nie sekwestrujesz – metan. Metan jest przetwarzany na wodór i czysty węgiel, który może być wykorzystywany do produkcji baterii. Nasz proces wykorzystuje gaz cieplarniany, metan, i przekształca go w coś, co nie jest gazem cieplarnianym i dwie rzeczy, które są cennymi produktami, wodór i węgiel – i usunęliśmy metan z cyklu.
Zespół uważa, że ich praca może znacznie obniżyć koszty katalizatorów generujących energię, poszerzyć zakres częstotliwości światła w zakresie widzialnym, z którym pracują, oraz zwiększyć wydajność fotokatalizy słonecznej.
Może to nie tylko umożliwić przemysłową produkcję bardziej ekologicznego niż zielony wodoru bez potrzeby użycia wody, ale także zaoferować komercyjnie opłacalny sposób bezpośredniego wychwytywania metanu atmosferycznego.
Metan jest nieuniknionym produktem ubocznym rolnictwa, składowania odpadów, oczyszczalni ścieków i kilku głównych procesów przemysłowych. Wydostaje się w dużych ilościach wszędzie tam, gdzie producenci gazu ziemnego dokonują odwiertów, a także przez rury i kształtki, przez które przechodzi w drodze do domów i zakładów przemysłowych, gdzie jest zwykle spalany w celu wytworzenia większej ilości dwutlenku węgla.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Zmiany klimatyczne wywołane przez człowieka już zaczynają powodować znaczny wzrost metanu w atmosferze dzięki ekspansji tropikalnych terenów podmokłych, z których jest on uwalniany w wyniku rozkładu, a także rozmarzaniu polarnej wiecznej zmarzliny, która zatrzymuje ogromne ilości metanu.
Jest to ogromny i rosnący problem, a pomysł technologii wychwytywania metanu napędzanej energią słoneczną, która mogłaby być potencjalnie stosowana wokół dużych miejsc emisji metanu, generując jednocześnie wiele strumieni dochodów, jest z pewnością ekscytujący, jeśli ten fotokatalizator okaże się opłacalny na skalę komercyjną.
– Dopóki nie pojawiliśmy się my, ten rodzaj azotku boru był uważany za obojętny – mówi Blair. – Może smar, może kosmetyki. Ale nie miał żadnego zastosowania chemicznego. Jednak dzięki inżynierii defektów zespół badawczy odkrył, że związek ten ma ogromny potencjał do produkcji węgla i zielonego wodoru, być może w dużych ilościach.
Źródło: University of Central Florida
