Een nieuw materiaal dat selectief koolstofdioxide (CO ₂ ) moleculen en deze efficiënt omzetten in bruikbare organische materialen is ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Kyoto, samen met collega's van de Universiteit van Tokyo en de Jiangsu Normal University in China. Ze beschrijven het materiaal in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Menselijke consumptie van fossiele brandstoffen heeft geleid tot stijgende wereldwijde CO ₂ uitstoot, leiden tot ernstige problemen in verband met de opwarming van de aarde en de klimaatverandering. Een mogelijke manier om dit tegen te gaan, is door koolstof uit de atmosfeer op te vangen en op te slaan. maar de huidige methoden zijn zeer energie-intensief. De lage reactiviteit van CO ₂ maakt het moeilijk om het efficiënt vast te leggen en om te zetten.

"We hebben met succes een poreus materiaal ontworpen met een hoge affiniteit voor CO ₂ moleculen en kan het snel en effectief omzetten in bruikbare organische materialen, " zegt Ken-ichi Otake, Materiaalchemicus van de Universiteit van Kyoto van het Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS).

Het materiaal is een poreus coördinatiepolymeer (PCP, ook bekend als MOF; metaal-organisch raamwerk), een raamwerk bestaande uit zinkmetaalionen. De onderzoekers testten hun materiaal met behulp van structurele röntgenanalyse en ontdekten dat het selectief alleen CO . kan vastleggen ₂ moleculen met tien keer meer efficiëntie dan andere PCP's.

Het materiaal heeft een organische component met een propellerachtige moleculaire structuur, en als CO ₂ moleculen naderen de structuur, ze roteren en herschikken om C02-vangst mogelijk te maken, wat resulteert in kleine veranderingen in de moleculaire kanalen binnen het PCP - hierdoor kan het fungeren als moleculaire zeef die moleculen kan herkennen op grootte en vorm. Het PCP is ook recyclebaar; het rendement van de katalysator nam zelfs na 10 reactiecycli niet af.

"Een van de groenste manieren om koolstof af te vangen is om de koolstofdioxide te recyclen tot hoogwaardige chemicaliën. zoals cyclische carbonaten die kunnen worden gebruikt in de petrochemische en farmaceutische industrie, " zegt Susumu Kitagawa, materiaalchemicus aan de universiteit van Kyoto.

Na het vastleggen van de koolstof, het geconverteerde materiaal kan worden gebruikt om polyurethaan te maken, een materiaal met een breed scala aan toepassingen, waaronder kleding, huishoudelijke apparaten en verpakkingen.

Dit werk benadrukt het potentieel van poreuze coördinatiepolymeren om koolstofdioxide op te vangen en om te zetten in bruikbare materialen, het openen van een weg voor toekomstig onderzoek naar materialen voor het opvangen van koolstof.