Nový katalyzátor premieňa CO₂ na cenné suroviny s bezprecedentnou účinnosťou a životnosťou

Predstava, že by sme mohli emisie oxidu uhličitého (CO₂) z komínov tovární a výfukov áut zachytávať a premieňať ich na hodnotné palivá či chemikálie, sa dlho zdala byť len snom udržateľnosti. Hlavnou prekážkou bola absencia technológie, ktorá by túto premenu, známu ako elektrochemická konverzia CO₂, dokázala uskutočniť efektívne, lacno a dlhodobo.

Doterajšie metódy buď spotrebovali príliš veľa energie, alebo sa katalyzátory, ktoré reakciu urýchľujú, pri vysokých teplotách rýchlo zničili. Tím vedcov zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne (EPFL) pod vedením profesora Xile Hu však teraz predstavil prelomový katalyzátor, ktorý tieto prekážky prekonáva a otvára dvere k reálnej priemyselnej recyklácii uhlíka. Inovácia nespočíva v použití vzácnych a drahých kovov, ale v dômyselnej architektúre.

Vedci použili zliatinu bežných kovov, kobaltu a niklu (Co-Ni), ktorú však „uzavreli“ do ochrannej keramickej schránky z materiálu nazývaného SDC (oxid ceričitý dopovaný oxidom samaritým). Tento keramický obal funguje ako klietka, ktorá bráni tomu, aby sa nanočastice kovu pri vysokých teplotách (až 1 000 stupňov Celzia) zliepali do väčších zhlukov, čo je proces známy ako aglomerácia a hlavná príčina zlyhania tradičných katalyzátorov.

Vďaka tejto ochrannej štruktúre si katalyzátor zachováva svoju aktivitu a stabilitu na bezprecedentne dlhú dobu. Výsledky testov tohto nového katalyzátora sú skutočne rekordné a prekonávajú všetky doterajšie technológie. Po prvé, jeho životnosť je mimoriadna: dokázal si udržať špičkový výkon počas viac ako 2 000 hodín nepretržitej prevádzky, zatiaľ čo bežné katalyzátory zlyhávajú už po niekoľkých stovkách hodín.

Po druhé, jeho energetická účinnosť dosiahla pri teplote 800 °C neuveriteľných 90 %, čo znamená, že takmer žiadna elektrická energia nevyšla nazmar. A po tretie, jeho selektivita bola 100 %, čo znamená, že všetok spracovaný CO₂ premenil na jediný želaný produkt – oxid uhoľnatý (CO) – bez vzniku akýchkoľvek vedľajších, nechcených látok. Práve produkcia oxidu uhoľnatého je kľúčová.

Hoci je CO v atmosfére škodlivý, v priemysle je to mimoriadne cenná surovina, ktorá slúži ako základný stavebný kameň na výrobu syntetických palív, ako sú uhľovodíky, alebo rôznych druhov alkoholov. Tento nový katalyzátor tak neponúka len spôsob, ako sa zbaviť CO₂, ale ako ho premeniť na hodnotný zdroj. Tento proces mení paradigmu z vnímania CO₂ ako odpadu, ktorý treba riadiť, na surovinu, ktorú možno zhodnotiť.

Tento objav posúva technológiu recyklácie uhlíka z laboratórnej kuriozity na prah ekonomickej životaschopnosti. Vďaka použitiu bežných kovov a vyriešeniu problému s odolnosťou by mohla táto metóda znížiť celkové prevádzkové náklady na konverziu CO₂ o odhadovaných 60 až 80 %. Vízia obehovej uhlíkovej ekonomiky, v ktorej priemysel recykluje svoje emisie CO₂ rovnako bežne, ako dnes recyklujeme papier a plasty, sa tak stáva oveľa reálnejšou.

Zdroj: eurekalert.org.

Zobrazit Galériu