Energia słoneczna zamiast ekstremalnych temperatur
Tradycyjne metody przemysłowe, by cokolwiek zrobić z metanem, polegają na podgrzewaniu go do setek, a nawet tysięcy stopni Celsjusza. To proces drogi i sam w sobie generujący ogromne emisje. Australijski pomysł polega na czymś zupełnie odwrotnym. Zespół z University of Queensland opracował metodę przekształcania metanu w etylen, która działa w temperaturze pokojowej, a całą niezbędną energię czerpie bezpośrednio ze słońca. To istotne, bo problem z metanem jest realny i poważny. Gaz ten, uwalniany z hodowli zwierząt, kopalń czy wysypisk, w skali 100 lat jest ponad 25 razy skuteczniejszy w zatrzymywaniu ciepła w atmosferze niż dwutlenek węgla. Znalezienie taniego sposobu na jego zagospodarowanie byłoby więc nie lada osiągnięciem.
Czytaj też: Chińczycy łączą atom ze słońcem w przełomowej mikro-sieci. Wyniki testów zadziwiają nawet ekspertów
Sercem całego procesu jest specjalny katalizator, czyli substancja przyspieszająca i ukierunkowująca reakcję chemiczną. Naukowcy stworzyli go, łącząc drobiny stopu palladu i złota z dwutlenkiem tytanu – związkiem znanym m.in. z farb i paneli słonecznych. Zhiliang Wang z University of Queensland wyjaśnia to w prosty sposób:
To jak mieszanie 2 różnych katalizatorów w koktajlu, gdzie stop wydobywa najlepsze właściwości obu metali
Dwutlenek tytanu pełni tu rolę kluczowego przetwornika, zamieniając energię fotonów światła słonecznego w energię chemiczną potrzebną do rozbicia cząsteczek metanu. Najważniejsze jest to, że katalizator nie pozwala gazowi utlenić się całkowicie do bezwartościowego CO₂, lecz precyzyjnie prowadzi reakcję do powstania etylenu. To najczęściej produkowany związek organiczny na świecie, fundament dla tworzyw sztucznych, włókien czy rozpuszczalników.
Od problemu do szansy. Zastosowania w Australii i na świecie
Autorzy odkrycia widzą dla niego całkiem konkretne miejsce. Ich zdaniem, moduły z fotokatalizatorem można by instalować bezpośrednio tam, gdzie metan jest emitowany – na dachach obór, przy szybach wentylacyjnych kopalń czy na składowiskach odpadów. Zamiast uciekać do atmosfery, gaz byłby na miejscu przetwarzany na użyteczny produkt.
W Australii emisje metanu z rolnictwa i górnictwa węgla są problemem poważniejszym niż emisje dwutlenku węgla. Ale nasze badania pokazują, że możemy przekształcić problem w szansę, wykorzystując nasze intensywne światło słoneczne do produkcji cennego produktu – podsumowuje Wang
Taka decentralizacja produkcji chemikaliów mogłaby zrewolucjonizować branżę, redukując koszty i ślad węglowy związany z transportem surowców. Jest jednak poważne „ale”. Główną przeszkodą są koszty. Pallad i złoto to metale szlachetne o wysokiej cenie, co stawia pod znakiem zapytania ekonomiczny sens masowego wdrożenia. Na szczęście zespół już pracuje nad tańszymi zamiennikami.
Nasz obecny katalizator zawiera drogie metale, takie jak złoto, ale badamy tańsze alternatywy, takie jak żelazo, które jest również szeroko dostępne. Naszym celem jest uczynienie procesu wydajnym i przystępnym cenowo, aby mógł być szeroko przyjęty
Opublikowane w Journal of the American Chemical Society wyniki są obiecujące, a sam pomysł – genialny w swojej prostocie. Łączy walkę z emisjami z produkcją czegoś, na co jest realny popyt. Projekt, wspierany przez Australian Research Council, ma strategiczne znaczenie dla kraju bogatego w słońce i emisje metanu. Jeśli sukces okaże się faktem, możemy być świadkami powstania naprawdę zrównoważonego modelu biznesowego, który przekuje klimatyczny problem w realną korzyść.