Ei ole epäilystäkään siitä, että ilmastonmuutos on erittäin vakava (ja paheneva) ongelma. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) äskettäin antaman raportin mukaan ongelma pahenee entisestään, jos kaikista maailman teollistuneista maista tulee hiileneutraaleja yön yli. Lyhyesti sanottuna, se ei riitä, että lopetetaan pumppaamaan megatonnia hiilidioksidia2 ilmakehään; meidän on myös aloitettava poistaminen siitä, mitä olemme jo laittaneet sinne.
Tässä hiilen talteenotto (tai hiilen poisto) -tekniikka alkaa. Ontarion Waterloon yliopiston tutkijoiden kansainvälinen tutkijaryhmä on ottanut kuvansa luonnosta ja luonut ”keinotekoisen lehden”, joka jäljittelee todellisen hiilen pesun kykyjä. Mutta sen sijaan, että kääntäisivät ilmakehän CO: ta2 itsensä polttoainelähteeksi lehti muuttaa sen hyödylliseksi vaihtoehtoiseksi polttoaineeksi.
Ryhmän tutkimusta kuvailtiin lehdessä äskettäin ilmestyneessä lehdessä Luontoenergia. Ryhmää johti Yimin A. Wu, tutkija Argonnen kansallisen laboratorion (ANL) Nanoskaalamateriaalikeskuksessa Illinoisissa ja tekniikan professori Waterloon nanoteknologian instituutista (WIN). Hänen kanssaan liittyivät tutkijat molemmista instituutioista, samoin kuin Kalifornian osavaltion yliopistosta (Northridge) ja Hongkongin kaupunginyliopistosta.
Luonnossa vihreät kasvit muuttavat ilmakehän hiilidioksidipäästöjä2 ja vedestä glukoosiksi ja hapeksi fotosynteesin kautta. Tämä on mahdollista pigmentti-klorofyllin ansiosta, joka absorboi auringon valoa useilla aallonpituuksilla (violetti-sininen ja oranssi-punainen) kemiallisten reaktioiden käynnistämiseksi. Sitten kasvit käyttävät glukoosia polttoaineen lähteenä samalla kun happikaasua vapautuu.
Kuten Wu selitti, hän ja hänen tiiminsä käyttivät samaa ajatusta keinotekoisten lehtiensa suunnitteluun, joka perustuu hyvin samanlaiseen prosessiin, mutta tuottaa erilaisia lopputuotteita. "Kutsumme sitä keinotekoiseksi lehtiä, koska se jäljittelee todellisia lehtiä ja fotosynteesin prosessia", hän sanoi. ”Lehti tuottaa glukoosia ja happea. Tuotamme metanolia ja happea. ”
Avain prosessiin (jota Wu ja hänen kollegansa ovat työskennelleet vuodesta 2015 lähtien) on kuparioksidi, halpa punainen jauhe, joka on kemiallisesti suunniteltu sisältämään mahdollisimman monta kahdeksanpuoleista hiukkasta. Tämä jauhe syntyy kemiallisella reaktiolla, kun glukoosi, kupariasetaatti, natriumhydroksidi ja natriumdodekyylisulfaatti lisätään määrättyyn lämpötilaan kuumennettuun veteen.
Tämä jauhe lisätään sitten veteen, missä se toimii katalysaattorina, kun hiilidioksidi pumpataan sisään ja aurinkosimulaattori loistaa valkoisen valonsäteen liuokseen. Tuloksena oleva kemiallinen reaktio tuottaa happikaasua (fotosynteesin kautta) samalla kun CO2, vesi ja jauheliuos muunnetaan metanoliksi. Koska metanolin kiehumispiste on alhaisempi kuin veden, liuos lämmitetään ja metanoli kerätään, kun se haihtuu.
Tämä prosessi heijastaa samanlaista tutkimusta, jota tehdään Cambridgen yliopistossa Iso-Britanniassa, missä tutkijat ovat kehittäneet laitteen, joka käyttää auringonvalon ja koboltin valon absorboijien tuottamaa fotosynteesiä veden ja hiilidioksidin muuttamiseen2 kaasua syöttökaasuihin. Tämä aine on valmistettu vedyn ja hiilimonoksidin seoksesta, ja sitä käytetään vaihtoehtoisten polttoaineiden, lääkkeiden, muovien ja lannoitteiden valmistuksessa.
Se on myös samanlainen kuin "keinotekoinen puu" -konsepti, jonka on kehittänyt Klaus Lackner, Columbian yliopiston Lenfestin kestävän energian keskuksen johtaja. Vuosia sitten Lackner ehdotti menetelmää, jolla hartsilla päällystetyillä muovilehdillä varustetut ”puut” voisivat poistaa jopa 100 kertaa hiilidioksidipäästöistä2 ilmasta luonnollisina puina. Kun lehdet ovat imeytyneet niin paljon hiilidioksidia kuin mahdollista, ne laitetaan veteen biopolttoaineiden luomiseksi.
Tällainen prosessi on jännittävä kahdesta syystä. Ensinnäkin hiilidioksidin (ilmaston lämpenemisen päätekijä) poistaminen ilmakehästä auttaa hidastamaan ilmastonmuutosta. Toiseksi tuloksena olevat vaihtoehtoiset polttoaineet antavat ihmisille mahdollisuuden jatkaa luottamista ei-sähköautoihin, mikä antaa meille enemmän aikaa siirtyä hiili-neutraaliin elämiseen. Tai kuten Wu kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Tämän tekniikan odotetaan vähentävän hiilidioksidipäästöjä2 öljy-, auto- ja teräsyhtiöiden päästöt. Se voi myös tarjota puhtaita ja kestäviä polttoaineita, metanolia, ajoneuvoille ja lentokoneille. Metanoli on myös kemianteollisuuden raaka-aine muovien ja kuitujen valmistukseen. Tämä tarjoaa ratkaisun hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ja kestävien polttoaineiden tuottamiseen vihreään talouteen. ”
Jatkossa ryhdytään lisätoimiin metanolisaannon lisäämiseksi ja patentoidun prosessin kaupallistamiseksi, jotta sitä voidaan käyttää teollisiin tarkoituksiin. "Olen erittäin innoissani tämän löytön mahdollisuudesta muuttaa peliä", lisäsi Wu. ”Ilmastomuutos on kiireellinen ongelma, ja voimme auttaa vähentämään hiilidioksidipäästöjä2 päästöjä samalla luomalla vaihtoehtoinen polttoaine. ”
