Een professor scheikunde in Florida heeft zojuist een manier gevonden om het proces van fotosynthese in een synthetisch materiaal op gang te brengen. broeikasgassen omzetten in schone lucht en tegelijkertijd energie produceren.

Het proces heeft een groot potentieel voor het creëren van een technologie die de broeikasgassen die verband houden met klimaatverandering aanzienlijk kan verminderen, en tegelijkertijd een schone manier te creëren om energie te produceren.

"Dit werk is een doorbraak, ", zei UCF-assistent-professor Fernando Uribe-Romo. "Het op maat maken van materialen die een specifieke kleur licht absorberen, is vanuit wetenschappelijk oogpunt erg moeilijk, maar vanuit maatschappelijk oogpunt dragen we bij aan de ontwikkeling van een technologie die kan helpen broeikasgassen te verminderen."

De bevindingen van zijn onderzoek zijn gepubliceerd in de Journal of Materials Chemistry A .

Uribe-Romo en zijn team van studenten bedachten een manier om een ​​chemische reactie op gang te brengen in een synthetisch materiaal, metaal-organische raamwerken (MOF) genaamd, die koolstofdioxide afbreekt in onschadelijke organische materialen. Zie het als een kunstmatig fotosyntheseproces, vergelijkbaar met de manier waarop planten koolstofdioxide (CO2) en zonlicht omzetten in voedsel. Maar in plaats van voedsel te produceren, De methode van Uribe-Romo produceert zonnebrandstof.

Het is iets waar wetenschappers over de hele wereld al jaren naar streven, maar de uitdaging is om een ​​manier te vinden waarop zichtbaar licht de chemische transformatie kan activeren. Ultraviolette stralen hebben genoeg energie om de reactie in gewone materialen zoals titaniumdioxide, maar UV's maken slechts ongeveer 4 procent uit van het licht dat de aarde van de zon ontvangt. Het zichtbare bereik - de violette tot rode golflengten - vertegenwoordigen de meerderheid van de zonnestralen, maar er zijn maar weinig materialen die deze lichte kleuren opnemen om de chemische reactie te creëren die CO2 omzet in brandstof.

Onderzoekers hebben het geprobeerd met verschillende materialen, maar degenen die zichtbaar licht kunnen absorberen, zijn meestal zeldzame en dure materialen zoals platina, rhenium en iridium die het proces onbetaalbaar maken.

Uribe-Romo gebruikte titanium, een gemeenschappelijk niet-toxisch metaal, en organische moleculen toegevoegd die fungeren als antennes voor het oogsten van licht om te zien of die configuratie zou werken. De licht oogstende antennemoleculen, genaamd N-alkyl-2-aminotereftalaten, kan worden ontworpen om specifieke kleuren licht te absorberen wanneer ze worden opgenomen in de MOF. In dit geval synchroniseerde hij het voor de kleur blauw.

Zijn team stelde een blauwe LED-fotoreactor samen om de hypothese te testen. Afgemeten hoeveelheden kooldioxide werden langzaam in de fotoreactor geleid - een gloeiende blauwe cilinder die eruitziet als een zonnebank - om te zien of de reactie zou plaatsvinden. Het gloeiende blauwe licht kwam van stroken LED-lampjes in de kamer van de cilinder en bootst de blauwe golflengte van de zon na.

Het werkte en de chemische reactie veranderde de CO2 in twee gereduceerde vormen van koolstof, formiaat en formamiden (twee soorten zonnebrandstof) en daarbij de lucht reinigen.

"Het doel is om de aanpak te blijven verfijnen, zodat we grotere hoeveelheden minder koolstof kunnen creëren, zodat het efficiënter is. ' zei Uribe-Romo.

Hij wil kijken of de andere golflengten van zichtbaar licht ook de reactie kunnen triggeren met aanpassingen aan de kunststof. Als het werkt, het proces zou een belangrijke manier kunnen zijn om broeikasgassen te helpen verminderen.

"Het idee zou zijn om stations op te zetten die grote hoeveelheden CO2 opvangen, zoals naast een elektriciteitscentrale. Het gas zou in het station worden gezogen, ga door het proces en recycle de broeikasgassen terwijl je energie produceert die terug in de energiecentrale wordt gestopt."

Misschien kunnen huiseigenaren op een dag dakshingles kopen die van het materiaal zijn gemaakt, die de lucht in hun buurt zouden zuiveren en tegelijkertijd energie zouden produceren die zou kunnen worden gebruikt om hun huizen van stroom te voorzien.

"Daarvoor zou nieuwe technologie en infrastructuur nodig zijn, ' zei Uribe-Romo. 'Maar het kan wel.'