Cercetătorii au găsit o metodă de a transforma dioxidul de carbon în combustibil pentru avioane cu ajutorul plasmei și electricității

Dioxidul de carbon este unul dintre cei mai greu de transformat compuși atunci când vine vorba despre obținerea unor produse utile. O echipă de la Universitatea Yale a găsit însă o metodă prin care CO2 poate fi transformat în substanțe chimice valoroase folosind o combinație de plasmă și electricitate, într-un proces care ar putea contribui inclusiv la producerea combustibilului sustenabil pentru aviație.

Sistemul a fost dezvoltat de cercetători conduși de Lea Winter, profesor asistent de inginerie chimică și de mediu la Yale. Echipa a combinat pentru prima dată, în cadrul acestui experiment, efectele plasmei cu electrocataliza, obținând compuși precum metanolul și butanul. Un avantaj important este că instalația funcționează la temperatura camerei și la presiune atmosferică, scrie publicația Interesting Engineering.

De ce este atât de greu de folosit CO2 pentru a produce combustibili

CO2 se găsește din abundență, însă molecula este foarte stabilă și inertă. Pentru a-i rupe legăturile și a o transforma într-un alt compus este nevoie, de regulă, de un aport important de energie, ceea ce complică folosirea sa ca materie primă pentru produse industriale.

Electrocataliza este una dintre metodele studiate pentru această problemă. Procesul folosește electricitate și un catalizator pentru a determina reacții chimice prin care CO2 poate fi transformat în alți compuși. Problema este că electrocataliza folosită singură tinde să producă o gamă relativ restrânsă de produse simple pe bază de carbon.

Cercetătorii de la Yale au încercat să extindă această gamă prin adăugarea plasmei. Aceasta este o formă de gaz foarte energizată, considerată a patra stare a materiei, în care electronii sunt separați de atomi și apar particule încărcate electric.

În sistemul Yale, electronii foarte energici din plasmă interacționează cu moleculele de CO2 și le slăbesc legăturile înainte ca acestea să ajungă la electrocatalizator. Astfel, catalizatorul primește specii chimice deja activate și le poate folosi pentru a forma compuși pe care electrocataliza simplă nu îi produce la fel de ușor.

Plasma deschide reacții pe care electricitatea singură nu le poate realiza

Plasma poate face disponibile căi chimice noi, însă combinarea ei cu un catalizator nu este simplă. Procesele de acest tip au folosit până acum, în multe cazuri, o interfață bazată pe apă.

Aici apare o problemă: deși plasma activează moleculele de CO2, apa poate neutraliza speciile foarte reactive generate de plasmă înainte ca acestea să ajungă la electrocatalizator. O parte din avantajul plasmei se pierde astfel exact înainte ca reacția catalitică să aibă loc.

„A fost dificil să găsim o modalitate eficientă de a combina plasma cu catalizatorii”, a explicat Winter, astfel încât speciile activate de plasmă să poată participa efectiv la reacțiile catalitice.

Soluția echipei a fost o interfață în trei faze, în care se întâlnesc gazul, lichidul și solidul. Configurația permite separarea plasmei de apă, păstrând în același timp accesul speciilor activate la catalizator.

O membrană cuprată poate transforma CO2 în compuși cu mai mulți atomi de carbon

Sistemul folosește un electrod de difuzie a gazului, o membrană realizată dintr-un material de tipul celor utilizate la vasele de gătit antiaderente. Pe o parte a acesteia se află un strat subțire de cupru, care funcționează drept electrocatalizator.

Porii membranei sunt suficient de mari pentru ca particulele generate de plasmă să treacă prin structură și să ajungă la stratul catalitic. Acolo, ele se întâlnesc cu protonii proveniți din apă și participă la reacțiile chimice care duc la formarea noilor compuși.

Potrivit cercetătorilor, metoda a atins unele dintre cele mai ridicate rate de producție raportate până acum pentru alcooli valoroși și pentru compuși care conțin trei sau patru atomi de carbon. Astfel de substanțe pot fi folosite pentru combustibili lichizi, produse farmaceutice și alte materiale chimice care sunt în prezent obținute în mare parte din materii prime fosile.

Unul dintre obiective este obținerea unor substanțe care pot servi drept precursori pentru combustibilul sustenabil destinat aviației. Winter spune că metoda ar putea fi folosită și pentru producerea de combustibili, solvenți și substanțe necesare industriei farmaceutice.

Sistemul poate porni și opri în funcție de energia disponibilă

Cercetarea se află încă într-o etapă în care echipa trebuie să optimizeze catalizatorul și să testeze materiale alternative. Totuși, sistemul are un avantaj practic important: funcționează la temperatura camerei și la presiune atmosferică.

Aceste condiții ar putea simplifica eventualul proces de comercializare, deoarece instalația nu ar avea nevoie de aceleași condiții extreme întâlnite în unele procese industriale.

Un alt avantaj este flexibilitatea în raport cu sursa de energie. Potrivit lui Winter, instalația poate fi pornită sau oprită în funcție de momentul în care electricitatea este disponibilă. Asta înseamnă că procesul ar putea utiliza inclusiv energie regenerabilă produsă intermitent, de exemplu atunci când panourile solare sau turbinele eoliene generează electricitate.

EXPERIENȚĂ Sony ULT TOWER 5 versus Sony ULT TOWER 7 – ce înseamnă o boxă de petrecere portabilă în 2026 și care este cea mai potrivită pentru amatorul de bass din tine