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.