Ερευνητές μετέτρεψαν επιτυχώς ένα μεταλλικό στοιχείο σε καταλύτη για την ανακύκλωση του CO2

Ένας καταλύτης για την ανακύκλωση του διοξειδίου του άνθρακα, ο ορυκτός πεντλανδίτης μπορεί επίσης να αποτελέσει μια εναλλακτική λύση για τους ακριβούς καταλύτες πολύτιμων μετάλλων. Αυτό είναι το αποτέλεσμα μελέτης που πραγματοποιήθηκε από ερευνητές από το Ruhr-Universität Bochum (RUB), το Fritz-Haber Institute Berlin και την Fraunhofer Umsicht στο Oberhausen.

Ο πεντλανδίτης προηγουμένως ήταν γνωστός ως καταλύτης για την παραγωγή υδρογόνου. Με την προσθήκη ενός κατάλληλου διαλύτη, οι ερευνητές το χρησιμοποίησαν με επιτυχία για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα. Το τελευταίο είναι ένα κοινό υλικό στην χημική βιομηχανία.

Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Dr. Ulf-Peter Apfel, Πρόεδρο της Ανόργανης Χημείας I στο Bochum, περιγράφει τα ευρήματα μαζί με τους συναδέλφους τους στο περιοδικό Chemical Science.

Η μετατροπή CO2 αντικαθιστά την παραγωγή υδρογόνου

“Η μετατροπή του CO2 σε πολύτιμα αρχικά υλικά για τη χημική βιομηχανία είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής”, λέει ο Ulf-Peter Apfel. “Ωστόσο, σήμερα δεν γνωρίζουμε πολλούς οικονομικούς και άμεσα διαθέσιμους καταλύτες για τη μείωση του CO2”.

Επιπλέον, δυνητικά κατάλληλοι καταλύτες διευκολύνουν κυρίως μια άλλη χημική αντίδραση, δηλαδή τη σύνθεση υδρογόνου – αυτές περιλαμβάνουν τον πεντλανδίτη. Ωστόσο, οι ερευνητές έχουν μετατρέψει επιτυχώς το μεταλλικό στοιχείο σε καταλύτη CO2.

Δημιούργησαν ηλεκτρόδια από πεντλανδίτη και αναλύθηκαν υπό ποιες συνθήκες πραγματοποιήθηκε παραγωγή υδρογόνου ή μονοξειδίου του άνθρακα στην επιφάνεια τους. “Ο αποφασιστικός παράγοντας ήταν, το νερό να υπάρχει στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου”, συνοψίζει ο Ulf-Peter Apfel. Πολύ νερό άλλαξε την αντίδραση προς την παραγωγή υδρογόνου, λίγο νερό προς την παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα.

Με την προσαρμογή της περιεκτικότητας σε νερό, οι ερευνητές κατάφεραν να παράγουν μίγματα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. “Συνθετικά μείγματα αερίων όπως αυτό έχουν καθοριστικό ρόλο στη χημική βιομηχανία”, επισημαίνει ο Apfel.

Σταθερός καταλύτης

Ο πεντλανδίτης αποτελείται από σίδηρο, νικέλιο και θείο και μοιάζει με τα καταλυτικά ενεργά κέντρα ενζύμων που απαντώνται στη φύση, όπως οι υδρογόνες που παράγουν υδρογόνο. (Ο πεντλανδίτης (pentlandite) είναι σημαντικό θειούχο ορυκτό του νικελίου. Οφείλει το όνομά του στον Joseph Barclay Pentland (1797–1873), Ιρλανδό φυσιοδίφη, ο οποίος τον πρωτοπαρατήρησε στο Sudbury του Οντάριο).

“Ένα τεράστιο πλεονέκτημα αυτού του ορυκτού είναι το γεγονός ότι παραμένει σταθερό όταν αντιμετωπίζει άλλες χημικές ενώσεις που εμφανίζονται στις βιομηχανικές εκπομπές και είναι δηλητήριο για πολλούς καταλύτες”, εξηγεί ο Apfel.