Jak podkreślają naukowcy z Uniwersytetu w Lund, Słońce w ciągu godziny dostarcza do Ziemi tyle energii, ile cała ludzkość zużywa w ciągu roku. Jednocześnie cywilizacja boryka się z emisją gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla. Dlatego wiele zespołów badawczych usilnie pracuje nad sposobami zamiany CO2 w inne, przydatne substancje przy wykorzystaniu energii słonecznej.
Na łamach periodyku „Nature Communications” (https://www.nature.com/articles/s41467-022-28409-2) grupa ekspertów z Lund opisała potencjalnie przełomowy krok w tym kierunku.
Badacze wykorzystali materiał z grupy tzw. kowalencyjnych sieci organicznych (ang. covalent organic framework – COF). Mają one tę cechę, że wyjątkowo sprawnie chwytają słoneczne promienie. Drugi element układu to kompleks katalityczny działający na dwutlenek węgla.
Skutek działania systemu jest taki, że pod wpływem słońca CO2 zamienia się w tlenek węgla, który można wykorzystać do produkcji różnych substancji, na przykład paliw.
– Użyliśmy materiałów absorbujących światło słoneczne i wykorzystaliśmy chwytaną energię do przemiany dwutlenku węgla. Z pomocą ultraszybkiej spektroskopii laserowej dokładnie określiliśmy, co dzieje się w czasie tego procesu – opowiada Tönu Pullerits, autor badania.
– Przemiana do tlenku węgla wymaga dwóch elektronów. Kiedy odkryliśmy, że fotony niebieskiego światła powodują powstanie długo żyjących elektronów o wysokiej energii, mogliśmy po prostu naładować COF elektronami i przeprowadzić reakcję – wyjaśnia jeden z naukowców, Kaibo Zheng.
Badacze liczą na to, że po rozwinięciu ich metody będzie można tworzyć duże, oparte na odkryciu systemy stosowane na globalną skalę. Z pomocą Słońca będą one wychwytywały CO2 z atmosfery i zamieniały go na paliwo i inne substancje.
– Przeprowadziliśmy dwa pierwsze kroki z dwoma elektronami. Zanim będziemy mogli myśleć o konwerterze dwutlenku węgla, trzeba będzie opracować wiele kolejnych kroków. Prawdopodobnie nasze pierwsze dwa etapy także będą wymagały dopracowania. Jednak określiliśmy bardzo obiecujący kierunek – mówi prof. Pullerits.
PAP
