Fossila bränslen har länge varit föregångaren till plast, men ny forskning från University of Nebraska-Lincoln och europeiska samarbetspartners kan hjälpa till att skicka den epoken upp i rök-koldioxid, för att vara exakt.

Framställs nästan helt från förbränning av fossila bränslen, koldioxidhalterna i atmosfären har stigit från 280 delar per miljon under den förindustriella tiden till cirka 410 PPM idag. Den trenden, i kombination med den begränsade tillgången på fossila bränslen, har drivit forskare att utforska metoder för att producera plast från CO ₂ snarare än petroleum eller naturgas - återvinning av CO ₂ precis som plast är nu.

Nebraskas Vitaly Alexandrov och kollegor har nu detaljerat en katalysatorbaserad teknik som kan fördubbla mängden koldioxid som omvandlas till eten, en viktig komponent i världens vanligaste plast, polyeten.

"Omvandlingen av CO ₂ är mycket viktigt för att kompensera för utsläpp som leder till global uppvärmning och andra skadliga processer i miljön, sa Alexandrov, biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik.

Koppar har framträtt som den främsta kandidaten för katalysering av kemiska reaktioner som omvandlar koldioxid till plastbildande polymermolekyler, vilket den gör när spänning appliceras på den. Men vissa kopparbaserade inställningar har inte lyckats konvertera mer än cirka 15 procent av CO ₂ till eten, en avkastning för liten för att möta industrins behov.

Så forskare vid Swansea University i Wales bestämde sig för att försöka belägga koppar med olika polymerer i hopp om att öka den effektiviteten. Efter överläggning med en polymer som kallas polyakrylamid, de fann att deras kopparskums omvandlingsfrekvens ökade från 13 till 26 procent.

Alexandrov och postdoktor Konstantin Klyukin drev sedan kvantmekanikbaserade simuleringar genom Nebraskas Holland Computing Center för att förklara varför polyakrylamid lyckades överträffa sina polymerska kusiner. De upptäckte att polyakrylamiden bryter ned CO ₂ och återmonterar det till ett par bundna C-O-föreningar, stabiliserar sedan den nya molekylen när den driver ytterligare kemiska reaktioner - de som slutligen producerar eten.

"CO ₂ är en mycket envis molekyl eftersom den har dubbelbindningar som är mycket svåra att bryta, "Sa Alexandrov." Det är den mest utmanande delen av att försöka konvertera det till något annat. Du vill inte lägga för mycket energi på att konvertera det; annat, det är en avvägning som blir ineffektiv. "

Även när forskare vill förbättra effektiviteten ytterligare, Alexandrov sa:de har ett öga mot ett större mål:att vända CO ₂ direkt in i polyeten som består av plastpåsar, behållare och filmer.

"En av de saker som experimenter vill ha är att gå från att syntetisera enkla molekyler, som eten, till mycket komplicerade molekyler i en satsreaktion, "Sa Alexandrov." Du lägger i CO ₂ katalysatorer, och du hamnar med polymerstrukturer som du kan sälja i en butik. Men dessa molekyler har mycket komplicerade strukturer. Detta är ett första steg mot att förstå hur vi kan (skapa dem). "