Es besteht kein Zweifel, dass der Klimawandel ein sehr ernstes (und sich verschlimmerndes) Problem ist. Laut einem kürzlich veröffentlichten Bericht des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (IPCC) würde sich das Problem weiter verschlimmern, selbst wenn alle Industrienationen der Welt über Nacht klimaneutral würden. Kurz gesagt, es reicht nicht aus, das Pumpen von Megatonnen CO zu stoppen2 in die Atmosphäre; Wir müssen auch damit beginnen, das zu entfernen, was wir bereits dort abgelegt haben.
Hier kommt die als Kohlenstoffabscheidung (oder Kohlenstoffentfernung) bekannte Technik ins Spiel. Ein internationales Forscherteam der University of Waterloo, Ontario, hat sich an der Natur orientiert und ein „künstliches Blatt“ geschaffen, das die Kohlenstoffwaschfähigkeiten der Realität nachahmt. Aber anstatt atmosphärisches CO zu drehen2 Das Blatt verwandelt sich in eine Kraftstoffquelle für sich selbst und wandelt sie in einen nützlichen alternativen Kraftstoff um.
Die Forschung des Teams wurde in einem Artikel beschrieben, der kürzlich in der Zeitschrift erschien Naturenergie. Das Team wurde von Yimin A. Wu geleitet, einem Forscher am Zentrum für nanoskalige Materialien am Argonne National Laboratory (ANL) in Illinois und Professor für Ingenieurwissenschaften am Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Zu ihm gesellten sich Forscher beider Institutionen sowie der California State University (Northridge) und der City University of Hong Kong.
In der Natur wandeln grüne Pflanzen atmosphärisches CO um2 und Wasser in Glucose und Sauerstoff durch den Prozess der Photosynthese. Möglich wird dies durch das Pigment Chlorophyll, das Sonnenlicht in mehreren Wellenlängen (violettblau und orangerot) absorbiert, um die chemischen Reaktionen anzutreiben. Die Glukose wird dann von den Pflanzen als Brennstoffquelle verwendet, während das Sauerstoffgas freigesetzt wird.
Wie Wu erklärte, verwendeten er und sein Team dieselbe Idee, um ihr künstliches Blatt zu entwerfen, das auf einem sehr ähnlichen Verfahren beruht, aber unterschiedliche Endprodukte produziert. "Wir nennen es ein künstliches Blatt, weil es echte Blätter und den Prozess der Photosynthese nachahmt", sagte er. „Ein Blatt produziert Glukose und Sauerstoff. Wir produzieren Methanol und Sauerstoff. “
Der Schlüssel zu dem Prozess (an dem Wu und seine Kollegen seit 2015 arbeiten) ist Kupferoxid, ein billiges rotes Pulver, das chemisch so konstruiert ist, dass es so viele achtseitige Partikel wie möglich enthält. Dieses Pulver entsteht durch eine chemische Reaktion, wenn Glucose, Kupferacetat, Natriumhydroxid und Natriumdodecylsulfat zu Wasser gegeben werden, das auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde.
Dieses Pulver wird dann zu Wasser gegeben, wo es als Katalysator dient, während Kohlendioxid eingepumpt wird, und ein Sonnensimulator strahlt einen weißen Lichtstrahl in die Lösung. Die resultierende chemische Reaktion erzeugt Sauerstoffgas (durch Photosynthese), während das CO2, Wasser und Pulverlösung werden in Methanol umgewandelt. Da Methanol einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser hat, wird die Lösung erhitzt und das Methanol wird beim Verdampfen gesammelt.
Dieser Prozess spiegelt ähnliche Forschungen wider, die an der Universität von Cambridge in Großbritannien durchgeführt wurden, wo Forscher ein Gerät entwickelt haben, das die Photosynthese von Sonnenlicht und Kobaltlichtabsorbern verwendet, um Wasser und CO zu drehen2 Gas in Synthesegas. Diese Substanz wird aus einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid hergestellt und zur Herstellung alternativer Kraftstoffe, Pharmazeutika, Kunststoffe und Düngemittel verwendet.
Es ähnelt auch dem von Klaus Lackner, dem Direktor des Lenfest-Zentrums für nachhaltige Energie an der Columbia University, entwickelten Konzept des „künstlichen Baums“. Vor Jahren schlug Lackner eine Methode vor, bei der „Bäume“ mit harzbeschichteten Kunststoffblättern bis zu 100-mal so viel CO entfernen konnten2 aus der Luft als natürliche Bäume. Sobald die Blätter so viel Kohlendioxid wie möglich aufgenommen haben, werden sie in Wasser gelegt, um Biokraftstoffe zu erzeugen.
Ein solcher Prozess ist aus zwei Gründen aufregend. Zuallererst wird die Entfernung von Kohlendioxid (der Hauptverursacher der globalen Erwärmung) aus der Atmosphäre dazu beitragen, den Klimawandel zu verlangsamen. Zweitens werden die daraus resultierenden alternativen Kraftstoffe es den Menschen ermöglichen, sich weiterhin auf nicht elektrische Automobile zu verlassen, wodurch wir mehr Zeit für den Übergang zu einem klimaneutralen Leben haben. Oder wie Wu dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Diese Technologie wird voraussichtlich CO reduzieren2 Emissionen von Ölunternehmen, Automobilunternehmen und Stahlunternehmen. Es kann auch saubere und nachhaltige Kraftstoffe, Methanol, für Fahrzeuge und Flugzeuge bereitstellen. Methanol ist auch ein Ausgangsmaterial in der chemischen Industrie zur Herstellung von Kunststoffen und Fasern. Dies bietet eine Lösung zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes und zur Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe für eine umweltfreundliche Wirtschaft. “
In Zukunft werden zusätzliche Schritte unternommen, um die Methanolausbeute zu erhöhen und das patentierte Verfahren zu kommerzialisieren, damit es für industrielle Zwecke verwendet werden kann. "Ich freue mich sehr über das Potenzial dieser Entdeckung, das Spiel zu verändern", fügte Wu hinzu. „Der Klimawandel ist ein dringendes Problem und wir können zur Reduzierung des CO beitragen2 Emissionen bei gleichzeitiger Schaffung eines alternativen Kraftstoffs. “
