Att förvandla rikligt med koldioxid till ett kemiskt råmaterial skulle vrida värdet från växthusgasen. Dock, det traditionella tillvägagångssättet är dyrt och ger oönskade biprodukter. Nu, forskare vid Pacific Northwest National Laboratory, ledd av Dr John Linehan och Dr Aaron Appel, designade en vattenlöslig katalysator för denna transformation. De gjorde det genom att förstå vart och ett av stegen i att omvandla koldioxid till format. De grävde i den förväntade effekten av att ändra reaktionsförhållandena från ett icke-miljövänligt lösningsmedel till vatten. Att ändra förutsättningarna gjorde reaktionen gynnsam ur energisynpunkt.

En stark växthusgas, koldioxid är rikligt och lättillgängligt. Det skulle kunna användas som kolråvara eller kemiskt bränsleprekursor. Teamets katalysator omvandlar koldioxid till formiat. Detta katalysatorsystem har tre distinkta fördelar jämfört med traditionella processer. Först, den använder vatten, som är ett grönt lösningsmedel. Andra, katalysatorn använder nickel, mycket mer tillgänglig än platina och andra sällsynta metaller. Till sist, den använder natriumbikarbonat som bas, snarare än kemikalier som är dyrare.

Många exempel på ädelmetallkatalysatorer för omvandling av koldioxid till ett kolråmaterial eller kemiskt bränsle har rapporterats. Majoriteten av dessa system fungerar i organiska lösningsmedel och använder stora mängder organiska baser, som skapar avfalls- och kostnadsfrågor. Forskarna designade, syntetiserade och testade en vattenlöslig nickelkatalysator. När det upphettas i vattenhaltigt natriumbikarbonat i närvaro av höga tryck av väte och koldioxid, det ger format. Under optimerade förhållanden, ~270 omsättningar (mol formiat per mol katalysator) erhölls vid 80 °C på 3,7 timmar. Forskarna fastställde experimentellt att den långsamma katalytiska hastigheten beror på att överföringen av en hydrid från nickelkomplexet till koldioxid endast är något gynnsam (1 kcal/mol). Att veta att reaktionen fungerar i vatten och använder billigare resurser öppnar dörrarna för att skapa snabbare, effektivare första radens övergångsmetallkatalysatorer för koldioxidomvandling.