Med den nya metoden, koldioxid omvandlas till användbara porösa komplex (PCP/MOF) vid rumstemperatur och utan högt tryck. Kredit:Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS
Forskare i Japan har hittat ett energieffektivt sätt att omvandla den främsta växthusgasen koldioxid (CO 2 ) till användbara kemikalier. Med hjälp av metoden, CO 2 omvandlas till strukturer som kallas metall-organiska ramverk (MOFs), föreslår en ny och enklare väg att göra sig av med växthusgasen för att hjälpa till att hantera den globala uppvärmningen.
Forskningen utfördes av forskare vid Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), Kyoto universitet, och kollegor, och resultaten publiceras i Journal of the American Chemical Society .
"Att ta CO 2 frigörs från förbränning av fossila bränslen och omvandling av gasen till värdefulla kemikalier och material är ett lovande tillvägagångssätt för att skydda miljön. Men eftersom CO 2 är en mycket inert och stabil molekyl, det är svårt att få det att reagera med konventionella konverteringsprocesser, " säger Satoshi Horike, en kemist på iCeMS som ledde studien. "Vårt arbete visar ett enklare tillvägagångssätt som kan köras vid mycket lägre temperatur och tryck. Detta bör göra reaktioner som använder CO 2 lättare att producera och mer populär."
Det japanska teamet riktade in sig på MOF eftersom de har ett brett användningsområde, inklusive som biosensorer och katalysatorer. Ytterligare, eftersom MOF är porösa och kan hålla stora mängder gas, de visar lovande som lagringsenheter för hållbart vätgasbränsle.
För att köra reaktionen, forskarna bubblade CO 2 vid en temperatur på 25°C och ett tryck på 0,1 MPa genom en lösning med en organisk molekyl som kallas piperazin, i vad kemister kallar ett "one pot"-förfarande. MOF dök snabbt upp som ett vitt mikrokristallint pulver som kunde samlas upp och torkas. Analys av dess struktur med hjälp av röntgen- och kärnmagnetisk resonansspektroskopi bekräftade att omvandlingen hade skett som planerat.
MOF:erna hade en stor yta trots att de var gjorda av mer än 30 % CO 2 i vikt – egenskaper som gör dem lämpliga som funktionsmaterial för många applikationer.
Forskarna planerar nu att se hur de kan använda reaktionen för att omvandla CO 2 direkt från industriångor, sådana som släpps ut av kol- och gaseldade kraftverk.
"Direkt utnyttjande av CO 2 är utmanande, men det kommer potentiellt att spara mycket energi som krävs för att fånga och separera gasen, " sa Horike. "Utsläppet av CO 2 genom fossilbränsleförbränning måste minskas och regleras för att skydda miljön. Vår metod här är en potentiell ledtråd för att hjälpa till att lösa några viktiga miljöproblem."
