Metallbiten som sitter på ett bord på Joel Rosenthals kontor vid University of Delaware ser ut som att den borde höra hemma i en trollkarls ficka. Glänsande silver med stötar av rosa och stänk av guld, det kallas vismut, och det används för närvarande för att göra produkter som sträcker sig från hagelgevärspellets till kosmetika och antacida, inklusive Pepto-Bismol.

Men professor Rosenthals forskning expanderar vismuts repertoar - han har identifierat en sorts magi i metallen som kan vara precis vad doktorn beställde för Planet Earth. Han säger att det kan bidra till att minska stigande koldioxidhalter i atmosfären och ge hållbara vägar för att tillverka bränslen.

Rosenthal och hans team vid UD:s avdelning för kemi och biokemi har upptäckt att vismut har en ovanlig egenskap som kan utnyttjas för att hjälpa miljön - som en kemisk "gnista" eller katalysator för omvandling av koldioxid (CO2), en växthusgas, till flytande bränslen och industrikemikalier. Resultaten rapporteras i ACS -katalys , en tidning publicerad av American Chemical Society. Rosenthals team har också lämnat patent på arbetet.

Rosenthal hänvisar till vismuts specialiserade förmåga som "katalytisk plasticitet". När en elektrisk ström appliceras på en vismutfilm i ett bad med salta vätskor som innehåller imidazolium och amidiniumjoner, han och hans team kan "ställa in" den kemiska reaktionen för att omvandla koldioxid till antingen ett flytande bränsle som bensin, eller till myrsyra - en värdefull kemikalie med många industriella ändamål - från konservering av livsmedel och djurfoder, för tillverkning av gummi och läder, artificiella smakämnen och parfymer.

Traditionellt, kemister har behövt skapa en ny katalysator för att främja varje kemisk reaktion de studerat, från steg a till b, från b till c, och så vidare, Rosenthal sa, vilket gör detta tillvägagångssätt - med hjälp av en katalysator som kan skräddarsys eller justeras för att effektivt främja flera typer av reaktioner - särskilt nytt.

"Vi arbetar för att flytta gränserna för denna idé, "Rosenthal sa." Våra nya fynd är viktiga ur teknisk synvinkel - vi tror att denna plattform kommer att tillåta förnybara energikällor som sol och vind att driva den direkta produktionen av flytande bränslen. Men ännu viktigare, vi tror att detta begrepp 'katalytisk plasticitet' signalerar ett potentiellt paradigmskifte, ett nytt sätt att tänka på omvandling av förnybar energi, bränsleproduktion och katalys, i allmänhet."

Rosenthal och hans team visade tidigare att vismutfilmer kan användas tillsammans med vissa flytande salter som billiga katalysatorer för omvandling av koldioxid och förnybar energi till gasformiga bränslen som kolmonoxid. I den här studien, de fann att de kunde använda samma material i närvaro av olika salter för att omvandla koldioxid direkt till flytande bränslen.

"Jag har fascinerats av katalysområdet länge, "Rosenthal sa." Att tänka på hur du kan ta något billigt och gott och omvandla det till något mycket mer användbart och värdefullt utan att behöva lägga ner mycket extra energi på det har alltid fångat min fantasi. Det finns filosofiska paralleller mellan katalys och de gamla alkemisternas mål. Alkemi är ett laddat ord, men på vissa sätt, det vi studerar är som modern alkemi - att effektivt omvandla koldioxid till mer värdefulla bränslen och kemikalier liknar att försöka omvandla bly till guld. "

Vilken inverkan kan Rosenthals teknik ha på nuvarande koldioxidhalter?

"Det är svårt att förutsäga den direkta inverkan på dessa nivåer, "sade han." Denna teknik skulle göra det möjligt för oss att tillverka flytande bränslen med förnybar el från solljus och vind. Detta, i tur och ordning, skulle minska vårt behov av konventionella petroleumresurser, vilket resulterar i färre koldioxidutsläpp. "

Det senaste april, Jordens atmosfär uppnådde sina högsta ihållande koldioxidnivåer sedan människor har övervakat den - över 410 delar per miljon under hela månaden - enligt mätningar gjorda på Hawaii Mauna Loa -observatorium.

Rosenthal har arbetat med utmaningen i nästan åtta år och fortsätter marschera vidare.

"Att hitta kemier för att mildra koldioxidutsläpp och atmosfäriska nivåer är viktigt för mig, " han sa.