A mesterséges levelek érkeznek, míg a fosszilis üzemanyagok eltűnnek.

Az eszköz további finomításokra van szüksége ahhoz, hogy ipari léptékben is optimálisan működjön az üzemanyagok gyártásában.

A vállalatok már közel egy évszázada állítanak elő úgy szintetikus üzemanyagokat úgy, hogy magas hőmérsékleten kombinálják a szén-monoxidot (amely szén-dioxidból nyerhető) és a hidrogént. A mesterséges levelek azonban fenntarthatóbb és hatékonyabb módon, a nap erejét megcsapolva végezhetnek hasonló szintézist - írja összefoglalójában az MIT Technology Review.

Egy innovatív kutatócsapat nemrégiben bemutatott egy forradalmi eszközt, amely a fotoszintézis folyamatát mintául véve képes etilént és etánt előállítani. Ez a felfedezés bizonyítja, hogy a mesterséges levelek hatékonyan termelhetnek szénhidrogéneket. Az új technológia ígéretes lehetőségeket nyújt, mivel költséghatékonyabb és környezetkímélőbb alternatívát kínál az üzemanyagok, vegyi anyagok és műanyagok előállítására.

Virgil Andrei, a Cambridge-i Egyetem kutatásvezetője, olyan ambiciózus célt tűzött ki maga elé, amely forradalmasíthatja az üzemanyag-előállítást. Célja, hogy fejlett technológiák révén olyan üzemanyagokat hozzanak létre, amelyek elégetése után nem hagynak hátra káros szénlábnyomot. Amennyiben az eljárás során a levegőből vagy az erőművekből kinyert szén-dioxidot alkalmazzák, az így nyert üzemanyagok szén-dioxid-semlegesek lehetnek. Ezáltal pedig megnyílna az út a fosszilis tüzelőanyagok kivonásának megszüntetése előtt, hozzájárulva a fenntartható jövőhöz.

"Andrei, a Nature Catalysis című folyóiratban februárban publikált tanulmány társszerzője, kiemelte: 'Célunk, hogy a szén-dioxidot olyan üzemanyagok és vegyi anyagok előállítására használjuk, amelyekre az ipar és a mindennapi élet során egyaránt szükség van. Ezzel a megközelítéssel a természet saját szénciklusát követjük, így elkerülhetjük a további fosszilis erőforrások kiaknázását.'"

A csapat innovatív megoldása, akárcsak más mesterséges levelek esetében, a napfény erejét használja fel kémiai termékek előállításához. Azonban a szénhidrogének előállítása nem csupán egyszerű feladat, hiszen a folyamat jelentősebb energiaigénnyel bír a hidrogén előállításához képest.

Ahhoz, hogy ezt a bravúrt elérjék, a kutatók bevezettek néhány újítást. Az első az volt, hogy egy speciális, apró, virágszerű rézszerkezetekből álló katalizátort használtak, amelyet a tanulmány társszerzője, Peidong Yang laboratóriumában állítottak elő a Kaliforniai Egyetemen, Berkeley-ben. Az eszköz egyik oldalán elektronok halmozódtak fel ezeknek a nanovirágoknak a felületén. Ezeket az elektronokat aztán arra használták, hogy a szén-dioxidot és a vizet egy sor molekulává alakítsák át, köztük etilénné és etánná, olyan szénhidrogénekké, amelyek mindegyike két szénatomot tartalmaz.

Ezek a nanovirág-szerkezetek rendkívül sokoldalúak, és lehetőség van arra, hogy különféle molekulák előállítására optimalizáljuk őket. "A rézkatalizátor nanoszerkezete alapján teljesen eltérő termékek keletkezhetnek" - magyarázta Andrei.

A csapat az eszköz másik oldalán egy innovatív és energiatakarékos megoldást dolgozott ki az elektronok forrásának, amely során fényelnyelő szilícium nanodrótokat alkalmaztak a víz helyett a glicerin feldolgozására. Ennek a megközelítésnek az a további előnye, hogy a glicerin alapú technológia révén olyan értékes vegyületek állíthatók elő, mint a glicerinát, laktát és acetát, amelyek potenciálisan a kozmetikai és gyógyszeriparban is felhasználhatók.

A működő kísérleti rendszer csak egy lépcsőfok a kereskedelmi szempontból életképes üzemanyagforrás létrehozása felé. "Ez a kutatás azt mutatja, hogy ez a koncepció működhet. De a teljesítmény még mindig nem elegendő a gyakorlati alkalmazásokhoz. Még mindig nem tart ott, ahol tartanunk kellene" - jegyezte meg Yanwei Lum, a Szingapúri Nemzeti Egyetem kémiai és biomolekuláris mérnöki tanszékének adjunktusa.

Andrei szerint az eszköznek lényegesen tartósabbá és hatékonyabbá kell válniuk ahhoz, hogy üzemanyag-előállításra alkalmazzák. De a munka jó irányba halad, ezért eléggé optimista, hogy ez a technológia a következő 5-10 évben beindulhat - írja az MIT Technology Review.