Pole kahtlust, et kliimamuutused on väga tõsine (ja süvenev) probleem. Valitsustevahelise kliimamuutuste paneeli (IPCC) hiljutise raporti kohaselt süveneb probleem veelgi, isegi kui kõik maailma tööstusriigid muutuvad üleöö süsiniku neutraalseks. Lühidalt: megatonide CO pumpamisest ei piisa2 atmosfääri; peame hakkama ka eemaldama selle, mille oleme sinna juba pannud.
See on koht, kus mängitakse süsiniku kogumise (või süsiniku eemaldamise) nime all tuntud tehnikat. Loodusest lähtuvalt on Ontario Waterloo ülikooli rahvusvaheline teadlaste meeskond loonud „tehislehe“, mis jäljendab reaalse asja süsiniku puhastamise võimeid. Kuid selle asemel, et muuta atmosfääri CO2 enda jaoks kütusena, muudab leht selle kasulikuks alternatiivkütuseks.
Meeskonna uurimistööd kirjeldati hiljuti ajakirjas ilmunud artiklis Looduse energia. Meeskonda juhtis Yimin A. Wu, Illinoisi Argonne'i riikliku labori (ANL) nanomõõtmeliste materjalide keskuse teadur ja Waterloo nanotehnoloogia instituudi (WIN) inseneriprofessor. Temaga liitusid teadlased mõlemast institutsioonist, samuti California osariigi ülikoolist (Northridge) ja Hongkongi linnaülikoolist.
Looduses muudavad rohelised taimed atmosfääri CO2 ja vesi glükoosiks ja hapnikuks fotosünteesi käigus. See on võimalik tänu pigmendi klorofüllile, mis neelab Päikeselt valgust mitme lainepikkusega (violetsesinine ja oranžikaspunane), et keemilisi reaktsioone võimendada. Seejärel kasutavad taimed glükoosi kütuseallikana, samal ajal kui hapniku gaas vabaneb.
Nagu Wu selgitas, kasutasid tema ja ta meeskond nende kunstliku lehe kujundamisel sama ideed, mis põhineb väga sarnasel protsessil, kuid toodab erinevaid lõpptooteid. "Me nimetame seda kunstlikuks leheks, kuna see jäljendab pärislehti ja fotosünteesi protsessi," ütles ta. „Leht toodab glükoosi ja hapnikku. Toodame metanooli ja hapnikku. ”
Protsessi võti (mille kallal Wu ja ta kolleegid on töötanud alates 2015. aastast) on vaskoksiid - odav punane pulber, mis on keemiliselt valmistatud nii, et selles oleks võimalikult palju kaheksapoolset osakest. See pulber saadakse keemilisel reaktsioonil, kui määratud temperatuurini kuumutatud veele lisatakse glükoosi, vaskeatsetaati, naatriumhüdroksiidi ja naatriumdodetsüülsulfaati.
Seejärel lisatakse see pulber vette, kus see toimib katalüsaatorina, kuna süsinikdioksiid pumbatakse sisse ja päikesesimulaator paiskab lahusesse valge valguse kiire. Saadud keemiline reaktsioon tekitab gaasi hapniku (fotosünteesi kaudu), samal ajal kui CO2, vesi ja pulbrilahus muundatakse metanooliks. Kuna metanooli keemistemperatuur on madalam kui veega, kuumutatakse lahust ja metanool kogutakse aurustumisel.
See protsess peegeldab sarnaseid uuringuid, mis viiakse läbi Suurbritannias Cambridge'i ülikoolis, kus teadlased on välja töötanud seadme, mis kasutab päikesevalguse ja koobaltvalguse neeldurite poolt toodetud fotosünteesi vee ja CO muutmiseks2 gaasi süsigaasi. See aine on valmistatud vesiniku ja süsinikmonooksiidi segust ning seda kasutatakse alternatiivkütuste, ravimite, plastide ja väetiste tootmisel.
See sarnaneb ka “tehispuu” kontseptsiooniga, mille töötas välja Columbia ülikooli Lenfesti säästva energia keskuse direktor Klaus Lackner. Aastaid tagasi pakkus Lackner välja meetodi, mille abil vaiguga kaetud plastilehtedega „puud” saaksid eemaldada kuni 100 korda kui CO2 õhust looduslike puudena. Kui lehed on võimalikult palju süsinikdioksiidi imbunud, pannakse need biokütuste saamiseks vette.
Selline protsess on põnev kahel põhjusel. Esiteks aitab kliimamuutusi aeglustada süsinikdioksiidi (peamine globaalse soojenemise põhjustaja) eemaldamine atmosfäärist. Teiseks, sellest tulenevad alternatiivkütused võimaldavad inimestel jätkuvalt tugineda mitteelektrilistele autodele, andes meile seega rohkem aega üleminekuks süsinikuneutraalsele eluviisile. Või nagu Wu rääkis ajakirjale Space Magazine:
"See tehnoloogia vähendab eeldatavasti süsinikdioksiidi2 naftaettevõtete, autofirmade ja teraseettevõtete heitkogused. Samuti võib see pakkuda puhasid ja säästlikke kütuseid, metanooli, sõidukitele ja lennukitele. Metanool on lähteainena ka keemiatööstuses plastide ja kiudude valmistamiseks. See pakub lahendust süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks ja säästliku kütuse tootmiseks rohelise majanduse jaoks. ”
Tulevikus võetakse täiendavaid samme metanooli saagise suurendamiseks ja patenditud meetodi turustamiseks, et seda saaks kasutada tööstuses. "Olen väga põnevil selle avastuse potentsiaali üle mängu muuta," lisas Wu. „Kliimamuutused on kiireloomuline probleem ja me saame aidata vähendada CO-d2 heitkoguseid, luues samal ajal ka alternatiivse kütuse. ”
