Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η αλλαγή του κλίματος είναι ένα πολύ σοβαρό (και επιδεινούμενο) πρόβλημα. Σύμφωνα με μια πρόσφατη έκθεση της Διακυβερνητικής Ομάδας για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC), ακόμη και αν όλα τα βιομηχανικά έθνη του κόσμου έγιναν ουδέτερα ως προς τον άνθρακα εν μία νυκτί, το πρόβλημα θα συνεχίσει να επιδεινώνεται. Εν ολίγοις, δεν αρκεί να σταματήσετε την άντληση μεγατόνων CO2 στην ατμόσφαιρα? πρέπει επίσης να αρχίσουμε να αφαιρούμε αυτό που έχουμε ήδη βάλει εκεί.
Εδώ μπαίνει η τεχνική που είναι γνωστή ως δέσμευση άνθρακα (ή αφαίρεση άνθρακα). Λαμβάνοντας το νόημα από τη φύση, μια διεθνής ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Βατερλώ, Οντάριο, δημιούργησε ένα «τεχνητό φύλλο» που μιμείται τις ικανότητες καθαρισμού άνθρακα του πραγματικού πράγματος. Αλλά αντί να μετατρέπεται το ατμοσφαιρικό CO2 σε μια πηγή καυσίμου από μόνη της, το φύλλο το μετατρέπει σε ένα χρήσιμο εναλλακτικό καύσιμο.
Η έρευνα της ομάδας περιγράφηκε σε ένα έγγραφο που εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση Ενέργεια. Την ομάδα ηγήθηκε ο Yimin A. Wu, ερευνητής στο Κέντρο Υλικών Νανοκλίμακας στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne (ANL) στο Ιλινόις και καθηγητής μηχανικής από το Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας του Waterloo (WIN). Συνοδεύτηκε από ερευνητές και από τα δύο ιδρύματα, καθώς και από το California State University (Northridge) και το City University of Hong Kong.
Στη φύση, τα πράσινα φυτά μετατρέπουν ατμοσφαιρικό CO2 και νερό σε γλυκόζη και οξυγόνο μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. Αυτό γίνεται εφικτό χάρη στη χρωστική χλωροφύλλη, η οποία απορροφά φως από τον ήλιο σε πολλαπλά μήκη κύματος (μπλε-ιώδες και πορτοκαλί-κόκκινο) για να τροφοδοτήσει τις χημικές αντιδράσεις. Η γλυκόζη στη συνέχεια χρησιμοποιείται από τα φυτά ως πηγή καυσίμου, ενώ το αέριο οξυγόνο απελευθερώνεται.
Όπως εξήγησε ο Wu, αυτός και η ομάδα του χρησιμοποίησαν την ίδια ιδέα για να σχεδιάσουν το τεχνητό φύλλο τους, το οποίο βασίζεται σε μια πολύ παρόμοια διαδικασία αλλά παράγει διαφορετικά τελικά προϊόντα. «Το ονομάζουμε τεχνητό φύλλο γιατί μιμείται τα πραγματικά φύλλα και τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης», είπε. «Ένα φύλλο παράγει γλυκόζη και οξυγόνο. Παράγουμε μεθανόλη και οξυγόνο. "
Το κλειδί για τη διαδικασία (στην οποία εργάζονται οι Wu και οι συνεργάτες του από το 2015) είναι το οξείδιο του χαλκού, μια φτηνή κόκκινη σκόνη που έχει χημικά κατασκευαστεί για να έχει όσο το δυνατόν περισσότερα σωματίδια οκτώ όψεων. Αυτή η σκόνη δημιουργείται από μια χημική αντίδραση όταν προστίθενται γλυκόζη, οξικός χαλκός, υδροξείδιο του νατρίου και δωδεκυλ θειικό νάτριο σε νερό που έχει θερμανθεί σε μια καθορισμένη θερμοκρασία.
Αυτή η σκόνη προστίθεται στη συνέχεια σε νερό όπου χρησιμεύει ως καταλύτης καθώς διοχετεύεται διοξείδιο του άνθρακα και ένας ηλιακός προσομοιωτής φωτίζει μια δέσμη λευκού φωτός στο διάλυμα. Η προκύπτουσα χημική αντίδραση παράγει αέριο οξυγόνο (μέσω της φωτοσύνθεσης) ενώ το CO2, νερό και διάλυμα σε σκόνη μετατρέπονται σε μεθανόλη. Δεδομένου ότι η μεθανόλη έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού από το νερό, το διάλυμα θερμαίνεται και η μεθανόλη συλλέγεται καθώς εξατμίζεται.
Αυτή η διαδικασία αντικατοπτρίζει παρόμοια έρευνα που διεξάγεται στο Πανεπιστήμιο του Cambridge του Ηνωμένου Βασιλείου, όπου οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια συσκευή που χρησιμοποιεί φωτοσύνθεση που παράγεται από ηλιακό φως και απορροφητές φωτός κοβαλτίου για να μετατρέψει το νερό και το CO2 αέριο σε syngas. Αυτή η ουσία παράγεται από ένα μείγμα υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα και χρησιμοποιείται στην παρασκευή εναλλακτικών καυσίμων, φαρμακευτικών προϊόντων, πλαστικών και λιπασμάτων.
Είναι επίσης παρόμοια με την έννοια του «τεχνητού δέντρου» που αναπτύχθηκε από τον Klaus Lackner, διευθυντή του Κέντρου Βιώσιμης Ενέργειας Lenfest στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια. Χρόνια πίσω, ο Λάκνερ πρότεινε μια μέθοδο όπου «δέντρα» με πλαστικά φύλλα επικαλυμμένα με ρητίνη θα μπορούσαν να αφαιρέσουν έως και 100 φορές το CO2 από τον αέρα ως φυσικά δέντρα. Μόλις τα φύλλα απορροφούν όσο το διοξείδιο του άνθρακα μπορούν, τοποθετούνται σε νερό για να δημιουργήσουν βιοκαύσιμα.
Μια τέτοια διαδικασία είναι συναρπαστική για δύο λόγους. Πρώτα απ 'όλα, η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα (ο κύριος παράγοντας της υπερθέρμανσης του πλανήτη) από την ατμόσφαιρα θα βοηθήσει στην επιβράδυνση της κλιματικής αλλαγής. Δεύτερον, τα προκύπτοντα εναλλακτικά καύσιμα θα επιτρέψουν στους ανθρώπους να συνεχίσουν να βασίζονται σε μη ηλεκτρικά αυτοκίνητα, δίνοντάς μας έτσι περισσότερο χρόνο για να κάνουμε τη μετάβαση σε ζώντα χωρίς άνθρακα. Ή όπως είπε ο Wu στο Space Magazine μέσω email:
«Αυτή η τεχνολογία αναμένεται να μειώσει το CO2 εκπομπές από εταιρείες πετρελαίου, αυτοκινητοβιομηχανίες και εταιρείες χάλυβα. Μπορεί επίσης να παρέχει καθαρά και βιώσιμα καύσιμα, μεθανόλη, για οχήματα και αεροσκάφη. Η μεθανόλη είναι επίσης μια πρώτη ύλη στη χημική βιομηχανία για την παραγωγή πλαστικών και ινών. Αυτό παρέχει μια λύση για τη μείωση των εκπομπών CO2 και την παραγωγή βιώσιμων καυσίμων για την πράσινη οικονομία. "
Στο μέλλον, θα ληφθούν πρόσθετα μέτρα για την αύξηση της απόδοσης μεθανόλης και την εμπορευματοποίηση της πατενταρισμένης διαδικασίας, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανικούς σκοπούς. «Είμαι εξαιρετικά ενθουσιασμένος για τη δυνατότητα αυτής της ανακάλυψης να αλλάξει το παιχνίδι», πρόσθεσε ο Wu. «Η αλλαγή του κλίματος είναι επείγον πρόβλημα και μπορούμε να βοηθήσουμε στη μείωση του CO2 εκπομπών, δημιουργώντας παράλληλα ένα εναλλακτικό καύσιμο. "
