Ученые создали «искусственный лист» для борьбы с изменением климата путем недорогого преобразования вредного углекислого газа (CO2) в полезное альтернативное топливо.
Новая технология, изложенная в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Energy, была вдохновлена тем, как растения используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа в пищу.
«Мы называем это искусственным листом, потому что он имитирует настоящие листья и процесс фотосинтеза», - сказал Йимин Ву, профессор инженерии в Университете Ватерлоо, который руководил исследованием.«Лист производит глюкозу и кислород. Мы производим метанол и кислород».
Производство метанола из двуокиси углерода, основного фактора глобального потепления, сократит выбросы парниковых газов и обеспечит замену ископаемого топлива, из которого они образуются.
Ключом к процессу является дешевый оптимизированный красный порошок, называемый оксидом меди.
Разработанный таким образом, чтобы иметь как можно больше восьмигранных частиц, порошок создается в результате химической реакции, когда в воду, нагретую до определенной температуры.
Порошок затем служит катализатором или спусковым крючком для другой химической реакции, когда он смешивается с водой, в которую вдувается углекислый газ, и направляется луч белого света с помощью имитатора солнечного излучения.
«Это химическая реакция, которую мы открыли», - сказал Ву, который работает над проектом с 2015 года. «Никто не делал этого раньше».
Реакция производит кислород, как при фотосинтезе, а также превращает углекислый газ в водно-порошковом растворе в метанол. Метанол собирается по мере его испарения при нагревании раствора.
Следующие шаги в исследовании включают увеличение выхода метанола и коммерциализацию запатентованного процесса преобразования углекислого газа, полученного из основных источников парниковых газов, таких как электростанции, транспортные средства и бурение нефтяных скважин.
«Я очень взволнован тем, что это открытие способно изменить правила игры», - сказал Ву, профессор инженерной механики и мехатроники и член Института нанотехнологий Ватерлоо. «Изменение климата является актуальной проблемой, и мы можем помочь сократить выбросы CO2, а также создать альтернативное топливо».
Ву совместно с Тиджаной Радж и другими исследователями из Аргоннской национальной лаборатории работал над статьей «Фасет-зависимые активные центры фотокатализатора с одной частицей Cu2O для восстановления CO2 до метанола». в Иллинойсе, а также ученые Калифорнийского государственного университета, Нортриджа и Городского университета Гонконга.