Kuldioxid (CO₂) -emissioner er en vigtig bidragyder til klimakrisen, og selvom verden arbejder for at reducere emissioner, arbejder kemikere og ingeniører også, hvordan man fanger og bruger kuldioxid, der allerede udsendes.
Når de først er afskediget som upraktiske, udvikler forskere metoder til at konvertere CO₂ til en lang række værdifulde produkter, såsom forbrugsvarer, industrielle materialer eller kemikalier. Denne fremgang er eksemplificeret af “The Co₂ Tree”, der viser det brede vifte af produkter, der kan opnås gennem CO₂ -udnyttelse ved hjælp af en træmetafor.
Hanno Erythropel, en forsker ved Yale Center for Green Chemistry and Green Engineering på Yale School of the Environment, er en del af et internationalt team, der offentliggjorde artiklen “The Co₂ -træet: Potentialet for kuldioxidudnyttelsesveje” i ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Han talte for nylig med YSE News om, hvordan kemisk co₂ -konvertering kan hjælpe med at afbøde klimakrisen, og hvorfor det ikke er en sølvkugle.
Hvordan fungerer kemisk at konvertere co₂ til produkter?
Kemisk set er CO₂ et molekyle som enhver anden, og kemikere konverterer molekyler for at skabe de nødvendige materialer til vores moderne samfund. Det, der gør CO₂-speciel, er, at det normalt er slutproduktet af forbrænding og relaterede processer, og det betragtes som “lav energi”, fordi man skal konvertere det til nyttige materialer, man har brug for energi og normalt brint for at fjerne iltatomer fra det.
Ikke desto mindre er det nøjagtigt, hvad kemikere stræber efter: Vi prøver at designe effektive måder at konvertere et molekyle til et andet. Når vi kiggede på det co₂ -træ, vi skabte til manuskriptet, organiserede vi frugterne – materialerne, der allerede er opnåelige fra co₂ i dag – fra mest reduceret (alt ilt fjernet), såsom i brændstoffer eller grafit til venstre, til de mest oxiderede (mindst ilt fjernet) såsom i bagepulver, natriumbicarbonat, til højre.
Kan konvertering af co₂ til produkter hjælpe os med at nå vores klimamål?
Vi ved, at vi er nødt til at reducere vores CO₂ -output, der stammer fra fossile ressourcer, men co₂ i atmosfæren kan også tjene som en ressource, især fordi vi er nødt til at finde og bruge alternative kulstofkilder til de aktuelt anvendte fossile. Hvis kemikere vil gøre deres del i at tackle klimaændringer, er dette en god måde at sige, “Nå, hvordan kan vi konvertere co₂ til noget nyttigt?”
At lave materialer og kemikalier til vores samfund ud af CO₂ snarere end fossile ressourcer er en iboende cirkulær tilgang: Kemikalier og materialer vil til sidst blive co₂ igen, som derefter igen er en ressource. Ved at gøre det ved hjælp af vedvarende energi, som vi påpeger i manuskriptet, høster i det væsentlige sådan vedvarende energi til den materielle verden.
Vi håber inderligt, at den præsenterede liste over tilgængelige forbindelser snart er forældet, da forskning og udvikling i området ledet af teams af kreative kemikere og ingeniører vil have gjort mange flere kemikalier og materialer fra CO₂ -tilgængelige.
Er der en bekymring for, at folk vil se disse og tro, at vi ikke behøver at reducere CO₂ -emissioner, fordi vi kan fremstille produkter fra det?
Dette er et meget gyldigt punkt, der også blev hævet under gennemgangsprocessen. Lad os være klare: CO₂ -udnyttelse vil kun være en faktor, foruden at reducere fossile emissioner og kulstoffangst til at tackle klimakrisen.
Vi ønsker at være virkelig klar over, at det, vi har skitseret her, er de mange transformationer af co₂, der i øjeblikket er mulige, men at beslutningerne om, hvad der skal gøres, skal adressere mere komplekse kriterier, såsom kilden til co₂, den anvendte type katalysator , energibalancen og andre livscyklusfaktorer. At ignorere disse vigtige faktorer kan resultere i at gøre de rigtige ting på den forkerte måde; Med andre ord at konvertere affald co₂ til værdifulde produkter, men samtidig skabe utilsigtede konsekvenser.
Så målet med dette manuskript er ikke at bedømme, hvad der skal eller ikke skal gøres, men snarere at øge opmærksomheden på alt det fantastiske arbejde med at konvertere co₂ til noget nyttigt, der allerede findes. Når vi implementerer sådanne reaktioner, er vi nødt til at sikre, at vi gør de rigtige ting rigtigt. For eksempel, hvis der genereres og frigives mere co₂, end det er inkorporeret under processen, eller en giftig katalysator blev brugt til at gøre det, kunne problemet være blevet forværret. Så der er behov for at være tankevækkende.
Hvad håber du vil være den største takeaway fra undersøgelsen?
Det store håb er, at kemikere, forskere, regulatorer og alle interesserede vil se på dette og sige, “Åh, vent et øjeblik. Det er muligt at konvertere co₂ til nyttige materialer!” I manuskriptet har vi citeret eksempler på reaktioner for forskellige materialer og leveret ressourcer til dem, der er interesseret i at undersøge dette mere detaljeret.
Som vi skitserer i manuskriptet og vores helt egen professor Paul Anastas har sagt: “Vi kan kun håbe, at på få år er denne liste over mulige produkter, vi leverede, meget forældet, og at man skulle skabe en helhed Nyt træbillede for at fange fremskridtene i marken. “