Παραγωγή καυσiμων απo ηλιακo φως, διοξεiδιο του aνθρακα και νερo!

Οι επιστήμονες από πάρα πολύ παλιά προσπαθούν να μιμηθούν τη φωτοσύνθεση, δηλαδή να φτιάξουν καύσιμα (υδρογονάνθρακες) χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ηλίου, το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και το νερό. Ένας φτηνός καταλύτης που δεν στηρίζεται στα ακριβά μέταλλα όπως το παλλάδιο (Pd) ή ο λευκόχρυσος-πλατίνα (Pt), μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε πρώτη ύλη για τα συνηθισμένα υγρά καύσιμα, χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ήλιου, καταφέρνοντας να υλοποιήσει ένα μέρος αυτής της διαδικασίας, με πολύ μεγάλη αποτελεσματικότητα.

Χρησιμοποιώντας ηλεκτρισμό από φωτοβολταϊκά συστήματα διασπά το διοξείδιο του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και σε οξυγόνο. Η μετατροπή μέχρι στιγμής δεν είναι ακόμα τόσο αποδοτική ώστε να συναγωνιστεί τα ορυκτά καύσιμα όπως η βενζίνη, αλλά κάποια μέρα θα μπορούσε να οδηγήσει σε μεθόδους για να φτιαχτούν τεράστιες ποσότητες υγρών καυσίμων που θα είναι η τέλεια λύση για την υπερθέρμανση του πλανήτη.

Το πρώτο βήμα του μετασχηματισμού είναι η διάσπαση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) σε οξυγόνο και μονοξείδιο του άνθρακα (CO), όπου το τελευταίο μπορεί να ενωθεί με υδρογόνο για να παρασκευαστούν μία σειρά από υδρογονάνθρακες. Ένας από τους πιο καλά μελετημένους και φθηνούς καταλύτες είναι μείγμα χαλκού και οξυγόνου δηλαδή οξείδιο του χαλκού, ο οποίος όμως διασπά περισσότερο το νερό από ότι το διοξείδιο του άνθρακα. Ο νέος καταλύτης είναι οξείδια του χαλκού και του ψευδαργύρου, χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα από φωτοβολταϊκά για να διασπάσει το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, έτσι παράγει σχεδόν καθαρό μονοξείδιο, ενεργειακά πλούσιο και κατόπιν αναμορφώνεται για να δώσει υγρά καύσιμα.

Ο ψευδάργυρος απενεργοποιεί τα ενεργά κέντρα του καταλύτη τα οποία διασπούν το νερό. Σαν αποτέλεσμα όλο το ηλεκτρικό ρεύμα πηγαίνει στην παρασκευή του επιθυμητού μονοξειδίου και όχι στη διάσπαση του νερού. Για να πετύχουν την επιτάχυνση του καταλύτη ξαναέφτιαξαν το ηλεκτρόδιο χρησιμοποιώντας νανοσύρματα από οξείδιο του χαλκού, τα οποία έχουν πολύ μεγάλη επιφάνεια ώστε να κάνουν την αντίδραση διάσπασης και τα κάλυψαν με μία μονοατομική στιβάδα ψευδαργύρου. Αυτή η στρατηγική δούλεψε μετατρέποντας το 90% του διοξειδίου σε μονοξείδιο. Το υπόλοιπο 10% είναι υδρογόνο και παραπροϊόντα. Επίσης συνέδεσαν την συσκευή ηλεκτρόλυσης τους με μία φωτοβολταϊκή κυψέλη δείχνοντας ότι το 13,4% της ενέργειας που δεσμεύεται από τον ήλιο μετατρέπεται σε χημικούς δεσμούς στο μονοξείδιο του άνθρακα, επιτυχία που αποτελεί ένα ρεκόρ, αποτελώντας πολύ καλύτερη απόδοση από αυτή των εργοστασίων φωτοβολταϊκών που αποθηκεύουν ενέργεια με απόδοση μόνο 1% και ακόμα ξεπερνάει και τις σύγχρονες υβριδικές προσεγγίσεις που συνδυάζουν καταλύτες με μικρόβια για να παράγουν καύσιμα.
Οι προσπάθειες μετατροπής του διοξειδίου σε καύσιμο παραμένουν στο χώρο της βασικής έρευνας, επειδή δεν μπορούν να παράγουν καύσιμα σε τιμές συγκρίσιμες αυτές του πετρελαίου.

Και μην ξεχνάτε… Η Ελλάδα έχει πολύ μικρή εγχώρια παραγωγή πετρελαίου (περίπου 1,6 kb/d το 2012). Το πετρέλαιο προέρχεται από το υπεράκτιο κοίτασμα πετρελαίου του Πρίνου στον κόλπο της Καβάλας στο βόρειο Αιγαίο.

Αναστασία Κατσούλα,

Τεχνολόγος Τροφίμων