Overmatige CO ₂ emissies zijn een belangrijke oorzaak van klimaatverandering, en dus het verminderen van de CO ₂ niveaus in de atmosfeer van de aarde is de sleutel tot het beperken van nadelige milieueffecten. In plaats van alleen CO . af te vangen en op te slaan ₂ , het zou wenselijk zijn om het te gebruiken als koolstofgrondstof voor de productie van brandstof om de doelstelling van "netto-emissie-energiesystemen" te bereiken. Het afvangen en omzetten van CO ₂ (van stookgas of rechtstreeks uit de lucht) naar methaan en methanol door simpelweg water als waterstofbron onder omgevingsomstandigheden te gebruiken, zou een optimale oplossing zijn om overmatig CO te verminderen ₂ niveaus en zou zeer duurzaam zijn.

Onderzoekers van het Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Bombay, demonstreerde het gebruik van Magnesium (nanodeeltjes en bulk) om CO . direct te laten reageren ₂ met water op kamertemperatuur en atmosferische druk, vorming van methaan, methanol, en mierenzuur zonder dat er externe energiebronnen nodig zijn. Magnesium is het achtste meest voorkomende element in de aardkorst en het vierde meest voorkomende element in de aarde (na ijzer, zuurstof en silicium).

De omzetting van CO ₂ (zuiver, maar ook rechtstreeks uit de lucht) vond plaats binnen enkele minuten bij 300 K en 1 bar. Een unieke samenwerkingsactie van Mg, basisch magnesiumcarbonaat, CO ₂ , en water maakten deze CO . mogelijk ₂ transformatie. Als een van de vier componenten ontbreekt, geen CO ₂ conversie heeft plaatsgevonden. De reactietussenproducten en de reactieroute werden geïdentificeerd door: ¹³ CO ₂ isotopische etikettering, poeder röntgendiffractie (PXRD), nucleaire magnetische resonantie (NMR) en in-situ verzwakte totale reflectie-Fourier-transformatie Infraroodspectroscopie (ATR-FTIR), en gerationaliseerd door dichtheid-functionele theorie (DFT) berekeningen. Tijdens CO ₂ conversie, Mg werd omgezet in magnesiumhydroxide en carbonaat, die kan worden geregenereerd.

Mg is een van de metalen met de laagste energiebehoefte voor productie en genereert de laagste hoeveelheid CO ₂ tijdens de productie. Met behulp van dit protocol, 1 kg magnesium via eenvoudige reactie met water en CO ₂ produceert 2,43 liter methaan, 940 liter waterstof en 3,85 kg basisch magnesiumcarbonaat (gebruikt in groen cement, farmaceutische industrie enz.), en ook kleine hoeveelheden methanol, en mierenzuur.

Bij afwezigheid van CO ₂ , Mg reageert niet efficiënt met water, en de waterstofopbrengst was extreem laag, 100 mol g ^-1 in vergelijking met 42000 μmol g ^-1 in aanwezigheid van CO ₂ . Dit was te wijten aan de slechte oplosbaarheid van magnesiumhydroxide gevormd door de reactie van Mg met water, waardoor het interne Mg-oppervlak niet verder kan reageren met water. Echter, in aanwezigheid van CO ₂ , magnesiumhydroxide wordt omgezet in carbonaten en basische carbonaten, die beter oplosbaar zijn in water dan magnesiumhydroxide en worden afgepeld van Mg, het blootstellen van vers Mg-oppervlak om te reageren met water. Dus, dit protocol kan zelfs worden gebruikt voor waterstofproductie (940 liter per kg Mg), dat is bijna 420 keer meer dan waterstof geproduceerd door de reactie van Mg met water alleen (2,24 liter per kg Mg).

Opmerkelijk, deze hele productie gebeurt in slechts 15 minuten, bij kamertemperatuur en atmosferische druk, in het uitzonderlijk eenvoudige en veilige protocol. In tegenstelling tot ander metaalpoeder, het Mg-poeder is extreem stabiel (door de aanwezigheid van een dunne MgO-passiveringsoppervlaktelaag) en kan in de lucht worden gehanteerd zonder verlies aan activiteit. Het gebruik van fossiele brandstoffen moet worden beperkt (zo niet vermeden), klimaatverandering tegen te gaan. Dit Mg-protocol wordt dan een van de duurzame CO ₂ conversie protocollen, voor een CO ₂ -neutraal proces om verschillende chemicaliën en brandstoffen te produceren (methaan, methanol, mierenzuur en waterstof).

De omgeving van planeet Mars heeft 95,32% CO ₂ , terwijl het oppervlak water heeft in de vorm van ijs. Onlangs, de aanwezigheid van magnesium op Mars in overvloedige hoeveelheden werd ook gemeld. Daarom, om de mogelijkheid van het gebruik van deze Mg-ondersteunde CO . te onderzoeken ₂ conversieproces op Mars, onderzoekers voerden deze Mg-geassisteerde CO . uit ₂ omzetting bij een lagere temperatuur. Opmerkelijk, methaan, methanol, mierenzuur en waterstof werden in een redelijke hoeveelheid geproduceerd. Deze resultaten geven het potentieel aan van dit Mg-proces om te worden gebruikt in de omgeving van Mars, een stap in de richting van magnesiumgebruik op Mars, hoewel meer gedetailleerde studies nodig zijn.