Der er ingen tvivl om, at klimaændringer er et meget alvorligt (og forværrende) problem. Ifølge en nylig rapport fra Det Mellemstatslige Panel for Klimaændringer (IPCC), selvom alle verdens industrialiserede nationer blev kulstofneutrale natten over, ville problemet fortsat blive værre. Kort sagt er det ikke nok at stoppe med at pumpe megatoner CO2 ind i atmosfæren; må vi også begynde at fjerne det, vi allerede har lagt der.
Det er her teknikken kendt som carbon capture (eller carbon fjernelse) kommer i spil. Et internationalt team af forskere fra University of Waterloo, Ontario, har taget deres signal fra naturen og skabt et "kunstigt blad", der efterligner den ægte tings kulstofskrubningsevner. Men snarere end at dreje atmosfærisk CO2 til en kilde til brændstof for sig selv, omdanner bladet det til et nyttigt alternativt brændstof.
Holdets forskning blev beskrevet i en artikel, der for nylig blev vist i tidsskriftet Natur energi. Holdet blev ledet af Yimin A. Wu, en forsker ved Center for Nanoscale Materials på Argonne National Laboratory (ANL) i Illinois og en professor i teknik fra Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Han blev sammen med forskere fra begge institutioner såvel som California State University (Northridge) og City University of Hong Kong.
I naturen omdanner grønne planter atmosfærisk CO2 og vand til glukose og ilt gennem fotosynteseprocessen. Dette muliggøres takket være pigmentklorofylen, der absorberer lys fra solen i flere bølgelængder (violet-blå og orange-rød) for at få de kemiske reaktioner til kraft. Glukosen bruges derefter af planterne som en brændstofskilde, mens iltgassen frigives.
Som Wu forklarede, brugte han og hans team den samme idé til at designe deres kunstige blad, som er afhængig af en meget lignende proces, men producerer forskellige slutprodukter. ”Vi kalder det et kunstigt blad, fordi det efterligner ægte blade og fotosynteseprocessen,” sagde han. ”Et blad producerer glukose og ilt. Vi producerer methanol og ilt. ”
Nøglen til processen (som Wu og hans kolleger har arbejdet på siden 2015) er kobberoxid, et billigt rødt pulver, der er kemisk konstrueret til at have så mange otte-sidede partikler som muligt. Dette pulver dannes ved en kemisk reaktion, når glucose, kobberacetat, natriumhydroxid og natriumdodecylsulfat tilsættes til vand, der er opvarmet til en specificeret temperatur.
Dette pulver sættes derefter til vand, hvor det tjener som katalysator, når carbondioxid pumpes ind, og en solsimulator skinner en stråle af hvidt lys ind i opløsningen. Den resulterende kemiske reaktion producerer iltgas (gennem fotosyntesen), mens CO2, vand og pulveropløsning omdannes til methanol. Da methanol har et lavere kogepunkt end vand, opvarmes opløsningen, og methanolen opsamles, når den fordamper.
Denne proces spejler lignende forskning, der udføres på University of Cambridge i Storbritannien, hvor forskere har udviklet en anordning, der bruger fotosyntesen produceret af sollys og koboltlysabsorberende stoffer til at dreje vand og CO2 gas til syngas. Dette stof er fremstillet af en blanding af brint og kulilte og bruges til fremstilling af alternative brændstoffer, farmaceutiske stoffer, plastmaterialer og gødning.
Det ligner også det "kunstige træ" -koncept, der er udviklet af Klaus Lackner, direktør for Lenfest Center for Sustainable Energy ved Columbia University. For mange år tilbage foreslog Lackner en metode, hvor "træer" med harpiksbelagte plastiske blade kunne fjerne så meget som 100 gange som CO2 fra luften som naturlige træer. Når bladene er gennemvædet så meget som kuldioxid, som de kan, anbringes de i vand for at skabe biobrændstoffer.
En proces som denne er spændende af to grunde. Først og fremmest vil fjernelse af kuldioxid (den primære bidragyder til den globale opvarmning) fra atmosfæren bidrage til at bremse klimaændringerne. For det andet vil de resulterende alternative brændstoffer give folk mulighed for at fortsætte med at stole på ikke-elektriske biler og dermed give os mere tid til at skifte over til kulstofneutral levevis. Eller som Wu fortalte Space Magazine via e-mail:
”Denne teknologi forventes at reducere CO2 emission fra olieselskaber, bilfirmaer og stålfirmaer. Det kan også levere rene og bæredygtige brændstoffer, methanol, til køretøjer og fly. Methanol er også et råmateriale i den kemiske industri til fremstilling af plast og fibre. Dette giver en løsning til at reducere CO2-emission og producere bæredygtige brændstoffer til grøn økonomi. ”
I fremtiden vil der blive taget yderligere skridt for at øge methanoludbyttet og kommercialisere den patenterede proces, så den kan bruges til industrielle formål. ”Jeg er meget begejstret over potentialet ved denne opdagelse til at ændre spillet,” tilføjede Wu. ”Klimaændringer er et presserende problem, og vi kan hjælpe med at reducere CO2 emissioner og samtidig skabe et alternativt brændstof. ”
