(Phys.org)—När de flesta människor hör termen "CO ₂ utsläpp, " de tänker förmodligen på flera negativa saker:växthusgas, förorenande ämne, klimatförändring, politisk oenighet, ekonomisk börda. Men ett team av forskare ledd av Stuart Licht, en kemiprofessor vid George Washington University, har en vision för att omvandla CO ₂ utsläpp från en förorening till en värdefull resurs – allt samtidigt som det gör en potentiellt stor nettovinst.

I en ny studie publicerad i Material idag Energi , forskarna har visat att de kan använda CO ₂ och solvärmeenergi för att producera höga utbyten av millimeterlängd kolnanorörsull (CNT) till en kostnad av bara $660 per ton. Marknadsvärdet av långa CNT som dessa - som kan vävas in i textilier för att tillverka metaller, cementersättningar, och annat material – är för närvarande $100, 000–400 USD, 000 per ton.

"Vi har introducerat en ny klass av material som kallas "Carbon Nanotube Wool, ' som är de första CNT som direkt kan vävas in i ett tyg, eftersom de är av makroskopisk längd och är billiga att tillverka, " berättade Licht Phys.org . "Den enda reaktanten för att producera CNT-ull är växthusgasen koldioxid."

Forskarna hoppas att den nya tekniken, kallas C2CNT (CO ₂ till CNTs), kommer att erbjuda ett obestridligt ekonomiskt incitament att ta bort överskott av koldioxid ₂ från atmosfären. De räknar ut det, om de skulle sätta upp solvärmestationer över ett område som motsvarar 4% av Saharaöknen, de skulle kunna minska CO ₂ koncentrationen av atmosfären tillbaka till förindustriella nivåer om 10 år. De noterar att ett mer realistiskt genomförande skulle vara att inrätta stationer vid haven, där det finns mer tillgänglig yta.

Den nya studien bygger på forskarnas tidigare forskning som går tillbaka till 2010, när de först föreslog idén om en solvärmeelektrokemisk process (STEP), där solenergi används för att driva en elektrolyscell. Denna cell fångar och bryter ner, eller elektrolyserar, atmosfärisk CO ₂ till kol eller kolmonoxid och syre. Kolbiprodukterna kan sedan användas för att syntetisera olika produkter, som metan, syngas, och ammoniak. Även om det är användbart, dessa produkter är värda runt $100 per ton, och är därför inte alls lika värdefulla som CNT.

Syntetisera CNT från CO ₂ utsläpp har visat sig vara mer utmanande, med en del tidigare forskning som tyder på att det kan vara omöjligt att producera CNT genom elektrolys med smält litiumkarbonat, som är föreningen som används i STEP -processen för att kärnbilda tillväxten av kolprodukterna. Dock, under 2015, Licht och hans team demonstrerade för första gången genomförbarheten av hög avkastning, lågenergielektrolytisk klyvning av CO ₂ till CNT, som använder en alternativ tillväxtmekanism med smält litiumkarbonat.

En nackdel med den processen, dock, är att de CNT som den producerar är nanometerstora (mindre än 100 mikrometer långa), som är för kort för att vävas in i textilier. Huvudresultatet av den nya studien är att CNT:erna är 100 gånger längre, vilket uppnås genom att ersätta koppar- eller stålkatoderna på den elektrolytiska cellen med Monel, en typ av nickel-kopparlegering. Genom att göra denna ändring och noggrant ställa in andra parametrar, forskarna producerade CNT med diametrar på mer än 1 mikrometer och längder på mer än 1 millimeter - vilket, de påpekar, väcker frågan om CNT verkligen borde klassificeras som "nanomaterial". Hur som helst, de ullliknande CNT:erna är tillräckligt långa för att vävas in i textilier för olika applikationer.

"Billig, vävbar CNT-ull är föredragna ersättningar för konventionella stål- och aluminiumapplikationer, på grund av CNT-ullens lätta vikt, styrka till massfördel, ", sa Licht. "Förutom textilier, CNT-ull fungerar som föredragna tillsatser för att formulera blästrings- och brottbeständig cement och keramik. Andra tillämpningar av starkare än stål, mycket ledande CNT-tyg är skottsäkra CNT-dräkter och tasersäkra dräkter."

© 2017 Phys.org