Tým vědců z University of Illinois Chicago (UIC) objevil způsob, jak přeměnit sto procent oxidu uhličitého zachyceného z průmyslových emisí na ethen, který je klíčovým stavebním prvkem pro výrobu plastových výrobků. Postup popsali v časopise Cell Reports Physical Science.
Oxid uhličitý vypouštěný lidmi je hlavní příčinou současného oteplování planety, růst teplot zároveň přináší hlad, nedostatek vody, častější požáry a další katastrofy. Vědci zkoušejí už od začátku tisíciletí najít cestu, jak negativní efekt přeměnit v poztivní. Ale zatím to bylo stále složité, drahé nebo neúčinné.
Nejzajímavější možností se zdá proměna oxidu uhličitého na ethen; tento výzkum probíhá už dekádu. Nový úspěch expertů z Chicaga, který popsali v časopise Cell Reports Physical Science, je přelomový v tom, že dokázal využít téměř sto procent oxidu uhličitého a přeměnit jej na užitečné uhlovodíky.
Jejich systém využívá elektrolýzu k přeměně zachyceného plynného oxidu uhličitého na vysoce čistý ethen (dříve známý jako etylen), přičemž vedlejšími produkty jsou další paliva na bázi uhlíku a kyslík.
Tento proces dokáže přeměnit až šest tun oxidu uhličitého na jednu tunu ethenu, čímž se recykluje téměř všechen zachycený oxid uhličitý. Protože systém pracuje na elektřinu, může být uhlíkově negativní – samozřejmě jen v případě, že se využijí solární nebo větrné zdroje, případně energie z jádra.
Čistý zápor
Podle autorů jejich přístup překonává cíl čistých nulových emisí uhlíku, který si kladou jiné technologie zachycování a přeměny uhlíku. Ten jejich totiž reálně snižuje celkovou produkci oxidu uhličitého v průmyslu. „Je to čistý zápor,“ popsali. „Na každou tunu vyrobeného ethenu odvedete šest tun oxidu uhličitého, které by se jinak dostaly do atmosféry.“
Předchozí pokusy o přeměnu oxidu uhličitého na ethen se opíraly o reaktory, které ale dokázaly přeměnit na uhlovodíky pouhých deset procent emisí CO2. Ethen musel být navíc později oddělen od oxidu uhličitého v energeticky náročném procesu, který často zahrnuje fosilní paliva.
V přístupu UIC prochází elektrický proud článkem, jehož polovina je naplněna zachyceným oxidem uhličitým a druhá polovina roztokem na bázi vody. Elektrizovaný katalyzátor vtahuje nabité atomy vodíku z molekul vody do druhé poloviny jednotky oddělené membránou, kde se spojí s nabitými atomy uhlíku z molekul oxidu uhličitého za vzniku ethenu.
Ethen lidstvo potřebuje
Mezi vyráběnými chemikáliemi na světě je ethen na třetím místě v emisích uhlíku po čpavku a cementu. Používá se nejen k výrobě plastových výrobků pro obalový, zemědělský a automobilový průmysl, ale také k výrobě chemikálií používaných v nemrznoucích směsích, lékařských sterilizátorech a vinylových obkladech domů.
Ethen se obvykle vyrábí procesem, který vyžaduje obrovské množství tepla. Vzniká při něm navíc přibližně 1,5 tuny emisí uhlíku na tunu vyrobeného etylenu. Protože se ročně vyrobí v průměru asi 160 milionů tun etylenu, celosvětově to způsobí více než 260 milionů tun emisí oxidu uhličitého.
Kromě ethenu se vědcům z UIC podařilo pomocí elektrolýzy vyrobit i další produkty bohaté na uhlík, které jsou užitečné pro průmysl. Dosáhli také velmi vysoké účinnosti přeměny sluneční energie, když deset procent energie ze solárních panelů přeměnili přímo na výstupní uhlíkový produkt.
