Tre nya kompletterande forskningsprojekt kommer att förvandla kol från en förorening till användbara produkter som kan hjälpa både industrin och miljön.

Nanoteknologiska lösningar kommer att användas för att:

• omvandla koldioxid (CO ₂ ) till kemikalier som skulle kunna användas i bränsleceller för bärbara datorer och mobiltelefoner vid University College London
  
• producera fordonsbränsle från CO ₂ med ett "konstgjort blad"-koncept vid Imperial College London
  
• ta bort CO ₂ från atmosfären och låser in den i användbara produkter som polymerer, kolhydrater eller bränslen vid universiteten i Bath, Bristol och västra England.

Forskningen är en del av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) 'Nanotechnology Grand Challenge'-program och kommer att få en total investering på £4m.

Katalytisk reaktor

Forskare från University College London under ledning av professor Nora De Leeuw kommer att arbeta med Johnson Matthey för att efterlikna biologiska system och producera en katalytisk reaktor som kan omvandla CO ₂ till användbara kemikalier för applikationer som bränsleceller i bärbara datorer och mobiltelefoner.

Reaktorn kommer att använda nya nanokatalysatorer baserade på föreningar som bildas i varma källor på havsbotten och som anses ha utlöst livets uppkomst. Teamets design kommer att hämta inspiration från biologiska system som kan utföra komplexa processer för att omvandla CO ₂ till biologiskt material, och utnyttja ett brett utbud av beräknings- och experimentella kemitekniker.

Professor De Leeuw säger:"Om vi ​​kunde efterlikna naturen och omvandla CO ₂ till användbara produkter utan att behöva använda stora mängder energi, fördelarna skulle vara enorma. En av de stora gaserna som är ansvariga för klimatförändringarna skulle bli en viktig råvara för kemi- och läkemedelsindustrin."

Konstgjorda blad

Vid Imperial College London och University College London kommer ett forskarlag under ledning av Dr Charlotte Williams att minska CO¬2 med väte, elektrisk energi eller fotonenergi för att producera fordonsbränslen.

För att uppnå detta, de kommer att utveckla nanostrukturerade katalysatorer som använder solenergi eller andra förnybara energikällor. Dessa kommer att användas i en process som efterliknar CO¬2-aktivering i naturen - ett "konstgjordt löv"-koncept - som effektivt vänder på den förorenande processen med förbränning av fossila bränslen. Teamet kommer att samarbeta med industriella partners Millennium Inorganic Chemicals, Cemex, Johnson Matthey och E.ON.

Dr Williams, från Imperial College London, säger:"Den ekonomiska nyckelfrågan ligger i att minska den energi som krävs för processerna. Vi hoppas kunna uppnå detta genom att utveckla nya, högaktiva metall/metalloxid-nanostrukturerade katalysatorer, som erbjuder överlägsen prestanda."

Carbon lock-in

Universiteten i Bath, Bristol och västra England arbetar tillsammans för att producera material som kan ta bort CO¬2 från atmosfären och låsa in det i användbara produkter.

I hjärtat av projektet, ledd av Dr Frank Marken vid University of Bath, kommer att vara en enstegsprocess som länkar katalysatorer direkt med en ny CO ₂ absorbator, och drivs av solenergi eller en alternativ förnybar energikälla. De resulterande "carbon lock-in"-produkterna inkluderar polymerer, kolhydrater eller bränslen.

Dr Marken säger:"Nuvarande processer är beroende av att använda separat teknologi för att fånga och använda CO ₂ , vilket gör processen mycket ineffektiv. Genom att kombinera processerna kan effektiviteten förbättras och energin som krävs för att driva CO ₂ minskningen minimeras."

Projekten är en del av Research Councils UK (RCUK) tvärrådets program 'Nanoscience:through Engineering to Application'. www.rcuk.ac.uk/nano

Som en del av urvalsprocessen, forskare ombads att överväga potentiell miljö, hälsa, samhälleliga och etiska problem som kan bli följden av innovationsprocessen. Genom att använda denna ansvarsfulla innovationsstrategi, projekten inser alla att lösningen på ett problem inte bör skapa ett annat.

Forskningen kommer att gynna en rad brittiska industrier inklusive företag som släpper ut koldioxid i betydande mängder, såsom kraftleverantörer, stål- och aluminiumtillverkare, bränsleföretag och bränsleanvändare.

De nya teknologierna och materialen som produceras av forskningen kan skapa en ny tillverkningsgren med världsomspännande distribution av kolavskiljningsanordningar, och en ny mekanism för handel med utsläppsrätter.

Förra veckan publicerade avdelningen för affärsinnovation och kompetens en avdelningsövergripande strategi, "UK Nanotechnologies Strategy:Opportunities Ahead", som angav att den globala marknaden för nanoteknik förväntas växa från 2,3 miljarder USD 2007 till 81 miljarder USD 2015*.