Het stuk metaal dat op een tafel in het kantoor van Joel Rosenthal aan de Universiteit van Delaware ligt, ziet eruit alsof het in de zak van een tovenaar zou moeten thuishoren. Glanzend zilver met roze tinten en gouden spetters, het heet bismut, en het wordt momenteel gebruikt om producten te maken variërend van shotgun-pellets tot cosmetica en maagzuurremmers, waaronder Pepto-Bismol.

Maar het onderzoek van professor Rosenthal breidt het repertoire van bismut uit - hij heeft een soort magie in het metaal geïdentificeerd die misschien precies is wat de dokter voor planeet Aarde heeft besteld. Hij zegt dat het kan helpen het stijgende kooldioxidegehalte in de atmosfeer te verminderen en duurzame routes te bieden voor het maken van brandstoffen.

Rosenthal en zijn team van de afdeling Scheikunde en Biochemie van UD hebben ontdekt dat bismut een ongebruikelijke eigenschap heeft die kan worden gebruikt om het milieu te helpen - als een chemische "vonk" of katalysator voor het omzetten van koolstofdioxide (CO2), een broeikasgas, in vloeibare brandstoffen en industriële chemicaliën. De bevindingen worden gerapporteerd in ACS Katalyse , een tijdschrift uitgegeven door de American Chemical Society. Het team van Rosenthal heeft ook patent aangevraagd op het werk.

Rosenthal verwijst naar het gespecialiseerde vermogen van bismut als 'katalytische plasticiteit'. Wanneer een elektrische stroom wordt toegepast op een bismutfilm in een bad van zoute vloeistoffen die imidazolium- en amidiniumionen bevatten, hij en zijn team kunnen de chemische reactie "afstellen" om koolstofdioxide om te zetten in een vloeibare brandstof zoals benzine, of mierenzuur - een waardevolle chemische stof met veel industriële toepassingen - van het conserveren van voedsel voor mensen en veevoer, tot de productie van rubber en leer, kunstmatige smaakstoffen en parfums.

traditioneel, scheikundigen moesten een nieuwe katalysator maken om elke verschillende chemische reactie die ze bestudeerden te bevorderen, van stap a naar b, van b naar c, enzovoorts, Rosenthal zei, wat deze benadering - met behulp van één katalysator die kan worden aangepast of afgestemd om meerdere soorten reacties efficiënt te bevorderen - bijzonder nieuw maakt.

"We werken eraan om de grenzen van dit idee te verleggen, " zei Rosenthal. "Onze nieuwe bevindingen zijn belangrijk vanuit technologisch oogpunt - we denken dat dit platform hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind in staat zal stellen de directe productie van vloeibare brandstoffen aan te drijven. Maar belangrijker, wij geloven dat dit concept van 'katalytische plasticiteit' wijst op een mogelijke paradigmaverschuiving, een nieuwe manier om na te denken over de conversie van hernieuwbare energie, brandstofproductie en katalyse, in het algemeen."

Rosenthal en zijn team hebben eerder aangetoond dat bismutfilms kunnen worden gebruikt in combinatie met bepaalde vloeibare zouten als goedkope katalysatoren voor het omzetten van kooldioxide en hernieuwbare energie in gasvormige brandstoffen zoals koolmonoxide. In dit onderzoek, ze ontdekten dat ze dezelfde materialen konden gebruiken in de aanwezigheid van verschillende zouten om koolstofdioxide rechtstreeks om te zetten in vloeibare brandstoffen.

"Ik ben al heel lang gefascineerd door het vakgebied van katalyse, "Zei Rosenthal. "Nadenken over hoe je iets goedkoops en overvloedigs kunt nemen en het kunt omzetten in iets dat veel nuttiger en waardevoller is zonder er veel extra energie in te hoeven steken, heeft altijd tot mijn verbeelding gesproken. Er zijn filosofische parallellen tussen katalyse en de doelen van de oude alchemisten. Alchemie is een beladen woord, maar in sommige opzichten, wat we bestuderen is als moderne alchemie:het efficiënt omzetten van koolstofdioxide in waardevollere brandstoffen en chemicaliën is vergelijkbaar met proberen lood in goud om te zetten."

Welke impact zou de technologie van Rosenthal kunnen hebben op de huidige koolstofdioxidegehaltes?

"Het is moeilijk om de directe impact op die niveaus te voorspellen, " zei hij. "Deze technologie zou ons in staat stellen om vloeibare brandstoffen te maken met behulp van hernieuwbare elektriciteit uit zonlicht en wind. Dit, beurtelings, onze behoefte aan conventionele aardoliebronnen zou verminderen, wat resulteert in minder uitstoot van kooldioxide."

Afgelopen april, De atmosfeer van de aarde bereikte de hoogste aanhoudende niveaus van koolstofdioxide sinds mensen het hebben gevolgd - meer dan 410 delen per miljoen gedurende de hele maand - volgens metingen die zijn gedaan op het Mauna Loa-observatorium van Hawaï.

Rosenthal werkt al bijna acht jaar aan de uitdaging en gaat door met marcheren.

"Het vinden van chemicaliën om de uitstoot van kooldioxide en de atmosferische niveaus te verminderen, is belangrijk voor mij, " hij zei.