Dispozitivul carbon neuttru stabilește un nou punct de referință în domeniul combustibililor solari, după ce cercetătorii de la Universitatea din Cambridge au demonstrat că poate produce gaz (numit gaz sintetic)  într-un mod durabil și simplu.

În loc să funcționeze cu combustibili fosili, frunza artificială este alimentată de lumina soarelui și funcționează eficient în zilele înnorate. Spre deosebire de procesele industriale actuale pentru producerea de gaz sintetic, frunza nu eliberează dioxid de carbon suplimentar în atmosferă.

Gazul Sintetic este fabricat în prezent dintr-un amestec de hidrogen și monoxid de carbon și este utilizat pentru a produce combustibili, produse farmaceutice, materiale plastice și îngrășăminte.

„Este posibil să nu fi auzit despre acest lucru până acum, dar în fiecare zi consumi produse care au fost create folosind acest gaz. Dacă acest gaz ar putea fi produs într-un mod durabil, acesta ar fi un pas esențial la nivel global în ceea ce privește eliminarea carbonului și în crearea unei industrii durabile a substanțelor chimice și a combustibilului „, a declarat autorul principal, Erwin Reisner, de la Departamentul de Chimie din Cambridge, care a petrecut șapte ani lucrând la acest proiect.

Dispozitivul pe care Reisner și colegii săi l-au produs este inspirat din fotosinteză – procesul natural prin care plantele folosesc energia din lumina solară pentru a transforma dioxidul de carbon în hrană.

Pe frunza artificială, două absorbante de lumină, similare cu moleculele din plante care recoltează lumina soarelui, sunt combinate cu un catalizator obținut din cobalt.

Când dispozitivul este scufundat în apă, un absorbant de lumină folosește catalizatorul pentru a produce oxigen. Celălalt absorbant realizează reacția chimică care reduce dioxidul de carbon și apa, în monoxid de carbon și hidrogen, formând amestecul de gaz sintetic.

În plus, cercetătorii au descoperit că absorbanții de lumină funcționează chiar și  într-o zi ploioasă sau înnorată.

„Acest lucru înseamnă că tehnologia poate fi folosită oriunde și în orice perioadă a anului, nu doar în țările calde sau doar în lunile de vară”, a spus doctorandul Virgil Andrei, primul autor al lucrării.

Cercetarea a fost realizată în Laboratorul Christian Doppler din Departamentul de Chimie al Universității Cambridge. A fost co-finanțată de guvernul austriac și de compania petrochimică austriacă OMV.

„OMV a fost un susținător avid al Laboratorului Christian Doppler în ultimii șapte ani. Cercetările pentru producerea de gaz sintetic, este de ultimă oră ”, a declarat Michael-Dieter Ulbrich, consilier principal la OMV.

Au fost dezvoltate și alte dispozitive de tip „frunze artificiale”, dar acestea au produs doar hidrogen. Cercetătorii de la Cambridge spun că motivul pentru care au reușit să producă gaz sintetic într-un mod durabil este datorită combinației de materiale și catalizatori pe care i-au folosit.

Materialele folosite includ amortizoarele de lumină Perovskite de ultimă generație, care asigură un fotovoltaj și un curent electric ridicat pentru a alimenta reacția chimică prin care dioxidul de carbon este redus la monoxid de carbon, în comparație cu amortizoarele de lumină fabricate din siliciu sau materiale sensibilizate la colorant. Cobaltul nu este doar ieftin este și mai bun la producerea de monoxid de carbon decât alți catalizatori.

În prezent, cercetătorii caută modalități de a-și folosi tehnologia pentru a produce o alternativă de combustibil lichid durabil la benzină.

Gazul Sintetic este deja utilizat în producția de combustibili lichizi. „Ceea ce ne-ar plăcea să facem în continuare, în loc să facem mai întâi gaz sintetic și apoi să-l transformăm în combustibil lichid, este să facem combustibilul lichid direct din dioxidul de carbon și apă”, a spus Reisner.

Deși s-au înregistrat progrese majore în generarea energiei electrice din surse regenerabile de energie, cum ar fi energia eoliană și fotovoltaică, Reisner spune că dezvoltarea benzinei sintetice este vitală, din moment ce energia electrică poate satisface doar aproximativ 25% din cererea noastră globală de energie. „Există o cerere majoră de combustibili lichizi pentru a alimenta în mod durabil transportul greu, transportul maritim și aviația”, a spus el.

„Ne propunem să creăm în mod durabil produse precum etanolul, care să poată fi utilizat cu ușurință ca combustibil”, a spus Andrei. „Este dificil să o producem în mod direct din lumina soarelui folosind reacția de reducere a dioxidului de carbon. Dar suntem siguri că mergem în direcția corectă și că avem catalizatorii potriviți, deci credem că vom putea produce un dispozitiv care să poată demonstra acest proces în viitorul apropiat. ”

Cercetarea a fost, de asemenea, finanțată de Programul Winton pentru Fizica Durabilității, Consiliul de Cercetare pentru Științe Biologice și Biotehnologie și Consiliul de Cercetare pentru Științe Fizice.