Ученые из Университета Рутгерса разработали электрические катализаторы, работающие от солнечной энергии, которые стимулируют химические реакции между углекислым газом и водой, создавая из них пластмассы, ткани, смолы и другие полезные продукты.
Не считая ферментов, электрокатализаторы являются единственными материалами, способными превращать СО2 и воду в углеродные соединения, содержащие от одного до четырех атомов карбона с эффективностью выше 99%. Созданные исследователями метилглиоксаль (C3) и 2,3-фурандиол (C4) можно использовать в качестве прекурсоров для пластмасс, адгезивов и фармацевтических препаратов. При этом установка питается от возобновляемых источников энергии, а принцип ее работы основан на химии искусственного фотосинтеза.
Ранее ученые представляли способы электрохимического преобразования углекислого газа в метанол, этанол и этилен с относительно высокими показателями выхода. Однако они были неэффективными и дорогостоящими, что делало их непригодными для коммерческого производства.
Поэтому в Рутгерсе решили объединять СО2 с водой для создания полезных химических продуктов, используя для этого дешевые и доступные катализаторы из никеля и фосфора. Изменение катализатора и условий реакции позволяет определять количество атомов углерода, которые будут объединены для создания новых молекул или даже длинных полимеров.
На изображении показана схема преобразования диоксида углерода в полезные химические вещества.
Команда уже получила патент на это изобретение и организовала стартап RenewCO₂. В дальнейшем ученые планируют применить технологию для производства других ценных продуктов, таких как диолы, широко используемые в полимерной промышленности, или углеводороды, которые могут выступать в качестве возобновляемого топлива. В данный момент команда занимается проектированием и тестированием коммерческих электролизеров.
Несмотря на достаточно высокий уровень развития науки, исследователи до сих пор совершают случайные открытия. Швейцарские ученые были ошеломлены, узнав, что с помощью электронного микроскопа можно расплавить золото даже при комнатной температуре.
текст: Илья Бауэр, фото: Karin Calvinho/Rutgers University-New Brunswick, shutterstock