Zvuči kao znanstvena fantastika, ali svijet se mijenja i stvarnost pretvaranja praktički bilo čega u upotrebljiv materijal za građevinsku ili industrijsku upotrebu je ovdje. Još bolje, staklenički plin sada se može pretvoriti u sirovinu umjesto da se ispušta u atmosferu gdje uzrokuje neumoljive klimatske promjene. Znanstvenici su pronašli način za korištenje nanodijamanata za pretvaranje stakleničkih plinova u iskoristiv industrijski materijal. Koristeći ovu metodu, jednostavni materijali mogu se koristiti za stvaranje sve većih količina nekoliko materijala koji se koriste u industrijskim okruženjima, za pretvaranje plina u kiselinu ili neku vrstu alkohola.

Kako se staklenički plinovi mogu pretvoriti u korisne materijale

Izvorni materijal je CO2 koji se može koristiti kao sirovina za tvari koje se koriste u industrijskim procesima, kao što su mravlja kiselina ili metanol. Nanodijamanti služe kao ekološki čisti fotokatalizator koji omogućuje konverziju. Istraživači s Fraunhofer instituta za hidroinženjering i mikrosustave IMM rade na pretvaranju ove reakcije u kontinuirani proces, koji bi je mogao učiniti skalabilnom tako da bude održiva za industriju.

Mravlja kiselina se može koristiti kao konzervans u hrani za stoku. To je antibakterijsko sredstvo koje se također koristi u kemijskoj industriji i u znanstvenim istraživanjima za testove, eksperimente, istraživanja i analize kvalitete industrijskih procesa i proizvoda. Mravlja kiselina se često koristi u fungicidima. S druge strane, metanol je drveni alkohol koji je kemijski građevni blok koji se koristi za izradu plastike, boja, dijelova automobila i građevinskih materijala. Metanol je također čisto energetsko gorivo koje se koristi za pogon automobila, kamiona, brodova, gorivih ćelija, kotlova i štednjaka.

Mravlja kiselina i metanol sadrže samo jedan atom ugljika, za razliku od CO2, što ih čini korisnim građevnim elementima za pomoć u stvaranju novih materijala umjesto štetnog stakleničkog plina. Stvaranje načina da se CO2 pretvori u upotrebljiv materijal moglo bi stvoriti kružno gospodarstvo oko obilja plina, što bi moglo omogućiti tvrtkama koje žele smanjiti svoje emisije da umjesto toga ponovno koriste uhvaćeni CO2. To bi moglo stvoriti načine na koje cijele industrije mogu pretvoriti otpadni proizvod u materijal koji se može reciklirati, što smanjuje troškove, povećava profit i motivira korporacije zagađivače da zauzmu svoje emisije otpada.

Kako dijamanti pretvaraju CO2 za ponovno korištenje u industriji

CO2 se može pretvoriti u mravlju kiselinu korištenjem nanodijamanata kao katalizatora i njihovim zračenjem kratkovalnim UV-C svjetlom iz vodenog okoliša. Ova se metoda proučava u laboratorijima profesorice Anke Kruger na Sveučilištu Wurzburg. Nanodijamanti su ekološki prihvatljivi jer su napravljeni od ugljika i jeftini su za proizvodnju jer se proizvode u industrijskim razmjerima i ne služe za nakit.

Profesorica Kruger, koji je sada na Sveučilištu u Stuttgartu, Sahlmann Photochemical Solutions GmbH i istraživači iz Fraunhofer IMM-a približavaju ovo istraživanje primjeni u stvarnom svijetu u okviru projekta CarbonCat. Dr. Thomas Rehm, znanstvenik s Fraunhofer IMM-a, kaže da su se do sada eksperimenti provodili u šaržnom reaktoru ili boci s miješalicom. Ova šaržna metoda je ograničenog opsega, a katalizator i kontakt između plina i tekuće faze nisu idealni, dok rezultirajuće nanočestice također ostaju lebdjeti uokolo i moraju se odvojiti od otopine nakon reakcije.

Kako bi riješili ovaj problem, tim je koristio mikroreaktor s uspravnom reakcijskom pločom, koja nudi mikrokanale presvučene dijamantnim katalizatorom. Gornji dio ploče ima prorez u koji se neprestano pumpa voda. Tekućina teče niz ploču, a kapilarne sile rezultiraju stvaranjem tekućeg filma koji prekriva mikrokanale. CO2 se preko ploče usmjerava odozdo u protustruji. To omogućuje da se reakcija odvija kontinuirano, a ne u serijama, koristeći veće količine CO2 i manji volumen otopine, prema Rehmu. Ovo stvara više rezultirajuće mravlje kiseline iz veće pretvorbe CO2 i pojednostavljuje proces.

Istraživači su također zamijenili UV-C svjetlo vidljivim svjetlom, koje je lakše za rukovanje i jeftinije, a potrebna je samo modifikacija površine dijamanta za hvatanje vidljive svjetlosti. Kada svjetlost obasja premaz, neki elektroni se podignu iz kristalne rešetke dijamanta na površinu dijamantnog sloja, a zatim se prenesu na CO2 u kombinaciji s vodom kako bi nastala mravlja kiselina. To je u biti elektronska pumpa na svjetlo.

Sada treba raditi na tome kako povećati vrijeme kontakta ili povećati brzinu reakcije kako bi bila učinkovitija. Kako se tehnologija poboljšava u pogledu ublažavanja klimatskih promjena, očekujemo da ćemo vidjeti više patentiranih tehnologija koje mogu pomoći pretvoriti otpad ili stakleničke plinove u upotrebljive materijale. Možemo se osvrnuti na posljednjih 100 godina kao na mistificirajuće vrijeme u kojem smo bacali ili zagađivali zrak ili vodene putove svim vrstama materijala koji su se mogli ponovno upotrijebiti na načine koji su praktični, ekološki prihvatljivi i isplativi. To je posljednji dio koji će te tehnologije vjerojatno učiniti dijelom klimatske revolucije kako bi industrije mogle pretvoriti svoje procese i upotrebu materijala u nove održive metode za zdraviju budućnost.