Okrem pevných a odolných nanovláken, využiteľných ako prímes do cementu, získali aj vodík.
Ideálne je znížiť emisie oxidu uhličitého. Zdroj: iStockphoto.com
V snahe zmierniť otepľovanie klímy spôsobené človekom sa vedci zameriavajú na spôsoby, ako odstrániť zvyšujúce sa množstvo oxidu uhličitého (CO2) z atmosféry. Výskumníci z Národného laboratória v Brookhavene a Kolumbijskej univerzity teraz našli spôsob, ako ho premeniť na uhlíkové nanovlákna, a tým uzamknúť skleníkový plyn v pevnej forme na mnoho rokov. Metóda využíva elektrochemické a termochemické reakcie, ktoré možno vykonávať pri normálnom tlaku a relatívne nízkych teplotách.
Prehustený oxid uhličitý
Oxid uhličitý je silný skleníkový plyn, čo znamená, že má schopnosť absorbovať teplo a ohrievať planétu. Prirodzene ho produkujú živočíchy počas dýchania a vzniká rozkladom biomasy. Do atmosféry sa dostáva aj spaľovaním fosílnych palív a chemickými reakciami.
Existujú rôzne druhy skleníkových plynov a ich potenciál globálneho otepľovania sa líši. Medzi plyny, ktoré sa prirodzene vyskytujú v atmosfére, ale vznikajú aj ľudskou činnosťou, patrí okrem iného aj metán a oxid dusný.
Hoci je oxid uhličitý prirodzenou súčasťou zemskej atmosféry, činnosť človeka urýchlila jeho uvoľňovanie. Oxid uhličitý predstavoval v roku 2021 takmer 80 percent objemu všetkých emisií skleníkových plynov v Európskej únii, za ním nasledoval metán s viac ako 12 percentami. Vedci sa preto snažia nájsť spôsoby, ako ho eliminovať z atmosféry v nádeji, že to pomôže spomaliť či dokonca zvrátiť nebezpečný trend otepľovania planéty.
Na tejto ilustrácii procesu predstavuje modrý kruh elektrokatalytickú reakciu, zatiaľ čo oranžový kruh predstavuje termokatalytickú fázu.
Zdroj: Národné laboratórium Zhenhua Xie/Brookhaven a Kolumbijská univerzita; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory
Viacstupňový proces všetko vyriešil
O premene oxidu uhličitého na uhlíkové nanovlákna sa materiáloví vedci pokúšajú už roky. Až doteraz takýto proces vyžadoval teploty prekračujúce 1 000 stupňov Celzia. Dosiahnuť túto teplotu je, samozrejme, extrémne komplikované. Vedci sa preto rozhodli rozložiť proces do niekoľkých čiastkových reakcií, ktoré vyžadujú rôznu energiu a rôzne katalyzátory.
Najskôr použili elektrokatalyzátor na báze paládia, ktorý po zapojení elektrického prúdu rozdelil zmes oxidu uhličitého a vody na oxid uhoľnatý a vodík. Potom prišiel na rad termokatalyzátor založený na zliatine železa a kobaltu. Vďaka nemu bolo možné zo získaných molekúl oxidu uhoľnatého utvoriť uhlíkové nanovlákna pri teplote 400 stupňov Celzia. Takáto teplota je pre priemyselné prevádzky dosiahnuteľná.
Spojením elektrokatalýzy a termokatalýzy vznikol takzvaný tandemový proces, vďaka ktorému sa im podarilo získať produkty, ktoré by ani jedným, samostatným procesom nevznikli. Okrem vzniku pevných a odolných nanovláken uhlíka je možné recyklovať katalyzátory a ako bonus získavať vodík. Ten by sa dal podľa odborníkov využiť napríklad v oblasti vodíkovej energetiky.
Keďže uhlíkové nanovlákna sú superpevné, vedci tvrdia, že by mohli mať celý rad využití, najmä ako prímes do cementu, ktorý dosiahne lepšie mechanické vlastnosti. Týmto spôsobom by sme mohli ukotviť uhlík v betóne najmenej na 50 rokov, potenciálne dlhšie. Dovtedy by sa svet mal podľa vedcov zamerať predovšetkým na obnoviteľné zdroje energie.
Zdroj: New Atlas, Európsky parlament
(JM)
