Benzin iz zraka






Šta bi bilo kada bi bilo? Kada upotrebljavamo fosilna goriva - derivate nafte i ugalj, obično ih sagorijevamo i pri tome nastaje ugljendioksid, koji odlazi u atmosferu te se na taj način povećava koncentracija ovog stakleničkog gasa, tj. njegov udio u sastavu vazduha. Sa povećanjem koncentracije ugljendioksida se postepeno povećava i globalna temperatura naše planete, jer je ovo gas  koji, prosto rečeno, "zadržava toplotu" te od atmosfere naše jedne, jedine planete pravi neku vrstu staklenika. Naravno, efekat staklenika je koristan: on održava temperaturu na Zemlji povoljnom za život, ali, sa povećanjem koje bilježimo, postoji velika opasnost da upotrebom neobnovljivih izvora energije - fosilnih goriva - ugrozimo opstanak sebe samih.



Šta ako bismo mogli taj isti ugljendioksid ponovo pretvoriti u naftu? Šta ako bi neobnovljivi izvori energije postali obnovljivi? Naučnici pokušavaju stvoriti vještačku fotosintezu: proces u kojem bi se atmosferski ugljendioksid fiksirao i u kojem bi nastajale neke jednostavne organske molekule te pokušavaju optimizirati prirodnu fotosintezu u biljkama. 

Kineski naučnici sa Dalian instituta za fizikalnu hemiju, predvođeni sa Jian Sun i Qingjie Ge predstavili su u radu objavljenom početkom maja ove godine u Nature Communications katalitički proces koji bi mogao smanjiti emisiju stakleničkih gasova. U radu pod nazivom „Directly converting CO2 into a gasoline fuel“, oni opisuju proces u kojem se od atmosferskog ugljendioksida koji nastaje gorenjem fosilnih goriva mogu napraviti ugljikovodici, kada se ugljendioksid tretira vodikom i određenim katalizatorima. Već sam pisala o vještačkoj fotosintezi i problematici sa kojom su suočeni naučnici koji se bave ovim pitanjem: problematici vezanoj za pronalaženje jeftinijeg i stabilnijeg katalizatora za reakciju hidrogenacije ugljendioksida.






Naime, aktivacija i hidrogenacija ugljendioksida je vrlo teška za postići, s obzirom da je ugljik u ovoj molekuli u potpunosti oksidovan, tj. sva četiri elektrona vanjske ljuske atoma ugljika su kovalentnim vezama povezana sa po sva elektrona iz vanjske ljuske dva atoma kisika. Ugljendioksid je visoko stabilna i termostabilna te inertna molekula. Da bi se postigla hidrogenacija, prvo treba redukovati ugljendioksid do ugljenmonoksida, pa onda na dobijeni CO primijeniti Fischer-Tropschovu sintezu (FTS). Međutim, ove procedure su neselektivne i daju obično smjese ugljikovodika ili nešto parafina kao produkte. Ključ efikasne proizvodnje smjese ugljikovodika jeste pronalaženja dobrog katalizatora. Cilj optimizacije tehnike je proizvesti smjesu koja bi bila praktično - benzin. 

Naučnici su dodali natrijum u jedan nanokatalizator koji sadrži željezo i kombinirali ga sa zeolitom, mineralom porozne nano-kristalne strukture. U industrijskim uslovima, ovaj katalizator je postigao stepen konverzije ugljendioksida u petrol od 22%. U dobijenoj smjesi je bilo svega 4% metana, te je ovo do sada najefikasniji pokušaj katalitičke konverzije ugljendioksida u smjesu složenih ugljikovodika, koju mi danas poznajemo pod nazivom „nafta“.

U ovom radu se naglašava kako je upotrijebljeni katalizator bio ekstremno stabilan i izdržao je 1000 sati, što ga čini veoma poželjnim i obećavajućim katalizatorom u industriji. Katalizatori su materije koje ubrzavaju hemijske reakcije i neke reakcije koje bi se u prirodi dešavale veoma sporo ili postoji mala vjerovatnoća da bi se desile, mogu se odvijati isključimo u prisustvu katalizatora. Sama katalizotor ostaje nepromijenjen prije i poslije reakcije, ali katalizatori mogu biti nestabilni te ih je potrebno povremeno dodavati smjesi reaktanata ukoliko želimo da se reakcija nastavi. 



Primjedbe

Popularni tekstovi

James Webb nam je darovao sliku Neptunovih prstena u novom svjetlu