Forskare har använt flytande metaller för att förvandla koldioxid tillbaka till fast kol, i ett världsförsta genombrott som skulle kunna förändra vår strategi för avskiljning och lagring av koldioxid.

Forskargruppen ledd av RMIT University i Melbourne, Australien, har utvecklat en ny teknik som effektivt kan omvandla CO2 från en gas till fasta partiklar av kol.

Publicerad i tidskriften Naturkommunikation , forskningen erbjuder en alternativ väg för att säkert och permanent avlägsna växthusgasen från vår atmosfär.

Nuvarande teknik för kolavskiljning och lagring fokuserar på att komprimera CO2 till flytande form, transportera den till en lämplig plats och injicera den under jord.

Men implementeringen har hämmats av tekniska utmaningar, frågor kring ekonomisk bärkraft och miljöhänsyn kring eventuella läckor från lagringsplatserna.

RMIT-forskaren Dr Torben Daeneke sa att att omvandla CO2 till ett fast material kan vara ett mer hållbart tillvägagångssätt.

"Även om vi inte bokstavligen kan vrida tillbaka tiden, att förvandla koldioxid tillbaka till kol och gräva ner den i marken är lite som att spola tillbaka utsläppsklockan, "Daeneke, en Australian Research Council DECRA Fellow, sa.

"Hittills, CO2 har bara omvandlats till ett fast ämne vid extremt höga temperaturer, vilket gör det industriellt olämpligt.

"Genom att använda flytande metaller som katalysator, vi har visat att det är möjligt att förvandla gasen tillbaka till kol vid rumstemperatur, i en process som är effektiv och skalbar.

"Medan mer forskning behöver göras, det är ett avgörande första steg för att leverera solid lagring av kol."

Hur kolomvandlingen fungerar

Huvud författare, Dr Dorna Esrafilzadeh, en rektors forskarstipendiat vid RMITs School of Engineering, utvecklat den elektrokemiska tekniken för att fånga upp och omvandla atmosfärisk CO2 till lagringsbart fast kol.

För att omvandla CO2, forskarna designade en flytande metallkatalysator med specifika ytegenskaper som gjorde den extremt effektiv på att leda elektricitet samtidigt som den kemiskt aktiverade ytan.

Koldioxiden löses i en bägare fylld med en elektrolytvätska och en liten mängd av den flytande metallen, som sedan laddas med en elektrisk ström.

CO2 omvandlas långsamt till fasta flingor av kol, som naturligt lösgörs från den flytande metallytan, möjliggör kontinuerlig produktion av kolhaltigt fast ämne.

Esrafilzadeh sa att kolet som produceras också kan användas som en elektrod.

"En sidofördel med processen är att kolet kan hålla elektrisk laddning, blir en superkondensator, så det kan potentiellt användas som en komponent i framtida fordon."

"Processen producerar också syntetiskt bränsle som en biprodukt, som också kan ha industriella tillämpningar."

Forskningen utfördes vid RMITs MicroNano Research Facility och RMIT Microscopy and Microanalysis Facility, med ledande utredare, Hedersstipendiat från RMIT och ARC-pristagare, Professor Kourosh Kalantar-Zadeh (nu UNSW).

Forskningen stöds av Australian Research Council Center for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) och ARC Center of Excellence for Electromaterials Science (ACES).

Samarbetet involverade forskare från Tyskland (University of Munster), Kina (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics), USA (North Carolina State University) och Australien (UNSW, University of Wollongong, Monash University, QUT).

Tidningen publiceras i Naturkommunikation ("Reduktion av CO2 i rumstemperatur till fasta kolsorter på flytande metaller med atomärt tunna ceriumoxidgränsytor", DOI:10.1038/s41467-019-08824-8).