Onderzoekers in Japan hebben een energiezuinige manier gevonden om het belangrijkste broeikasgas koolstofdioxide (CO ₂ ) in bruikbare chemicaliën. Met behulp van de methode, CO ₂ wordt omgezet in structuren die metaal-organische raamwerken (MOF's) worden genoemd, een nieuwe en eenvoudigere route suggereren om het broeikasgas af te voeren om de opwarming van de aarde tegen te gaan.

Het onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van het Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), Universiteit van Kyoto, en collega's, en de resultaten worden gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

"De CO . nemen ₂ vrijkomen bij de verbranding van fossiele brandstoffen en het omzetten van het gas in waardevolle chemicaliën en materialen is een veelbelovende aanpak om het milieu te beschermen. Maar omdat CO ₂ is een zeer inert en stabiel molecuul, het is moeilijk om het te laten reageren met conventionele conversieprocessen, " zegt Satoshi Horike, een chemicus bij iCeMS die de studie leidde. "Ons werk demonstreert een eenvoudigere aanpak die bij een veel lagere temperatuur en druk kan worden uitgevoerd. Dit zou reacties moeten maken die CO . gebruiken ₂ makkelijker te produceren en populairder."

Het Japanse team richtte zich op MOF's omdat ze een breed scala aan toepassingen hebben, ook als biosensoren en katalysatoren. Verder, omdat MOF's poreus zijn en grote hoeveelheden gas kunnen bevatten, ze zijn veelbelovend als opslagapparaten voor duurzame waterstofbrandstof.

Om de reactie uit te voeren, de onderzoekers borrelden CO ₂ bij een temperatuur van 25°C en een druk van 0,1 MPa door een oplossing met een organisch molecuul genaamd piperazine, in wat chemici een "one pot"-procedure noemen. De MOF ontstond snel als een wit microkristallijn poeder dat kon worden verzameld en gedroogd. Analyse van de structuur met behulp van röntgen- en kernmagnetische resonantiespectroscopie bevestigde dat de conversie had plaatsgevonden zoals gepland.

De MOF's hadden een groot oppervlak, ook al waren ze gemaakt van meer dan 30% CO ₂ op gewicht - eigenschappen die ze geschikt maken als functionele materialen voor veel toepassingen.

De onderzoekers gaan nu kijken hoe ze de reactie kunnen gebruiken om CO . om te zetten ₂ rechtstreeks van industriële dampen, zoals die vrijkomen bij kolen- en gascentrales.

"Direct gebruik van CO ₂ is uitdagend, maar het zal potentieel veel energie besparen die nodig is voor het opvangen en scheiden van het gas, " zei Horike. "De uitstoot van CO ₂ door verbranding van fossiele brandstoffen moet worden verminderd en gereguleerd om het milieu te beschermen. Onze methode hier is een mogelijke aanwijzing om een ​​aantal belangrijke milieuproblemen op te lossen."