Изобретения -в жизнь!

Состав на основе меди никогда не применялся в качестве  воздушного чистильщика для того, чтобы удалить углекислый газ - не в последнюю очередь, потому что катализатор занимает часы, которые будут переработаны в его начальное состояние. Но  инновационная химия предлагает слабую надежду, что катализатор мог однажды выборочно и эффективно удалить парниковый газ из воздуха, превращая его в органические вещества. Существует много катализаторов со структурой, которая располагается вокруг металлического центра, например атома меди, в состоянии захватить углекислый газ из  потока газа. Но когда катализатор сталкивается с воздухом, он предпочитают соединяться с более обильным и большим количеством реактивного кислорода. Таким образом селективность нового состава "полностью неожиданна", говорит Элизабет Боувман в Лейденском Университете в Нидерландах, которая руководила командой, обнаружившей катализатор. Они издают их результаты в Science1 этой недели.Катализатор, который отделяет углекислый газ вместо кислорода от воздуха, "определенно необычен, вероятно беспрецедентен", соглашается Клифф Кабиак из Университета Калифорнии, Сан-Диего, кто не участвовал в работе.

Случайное открытие

Структура медного состава, который захватывает углекислый газ из воздуха

Команда исследовала составы, которые имитировали  деятельность биологических ферментов. Боувман взяла химическое вещество с никелевым центром, и попробовала расположить его вокруг меди, для сравнения. Эта структура окрасилась в желтый цвет, который стало зелено-синим после нахождения на открытом воздухе в течение нескольких дней.

Анализ зелено-синего продукта показал, что он содержит долю, названную оксалатом - сформированную из двух молекул CO2, которые формируют мост, соединяющий два медных атома. Этот фрагмент мог произойти, только если CO2, а не кислород, окислил медный состав.

Боувман говорит, что она не знает, почему медный комплекс предпочитает CO2 кислороду, но возможно, потому что оксалата в пределах молекулярной структуры зелено-синего продукта чрезвычайно устойчив.

Назад к началу

Но состав не только захватывает CO2: с небольшим вводом электричес-кой энергии, он также действует, как катализатор. Медный комплекс может быть переработан и возвращен к его низкому состоянию окисления, и оксалат можно удалить из молекулы.

В электрохимической ячейке, Боувман смог  легко отделять оксалат от схватывания меди, добавляя литиевые ионы. Оставшийся медный комплекс возвращается к его первоначальному состоянию благодаря электроду, добавляющему электроны, которые проходят через медь после того, как он теряет фрагмент оксалата.

Ячейка требуется, чтобы небольшое количество электрической энергии - 0,03 вт - произвело этот процесс. Это намного ниже, чем 2 вт, например, которые должны были добавить электрон к CO2 в электроде (альтернативном способе получить реактивный распад CO2, чтобы  сформировать полезные вещества).

После того, как отделенная  от катализатора соль оксалата, может также сформировать основу нескольких веществ, которые имеют практические применения. Например,  щавелевую кислоту - обычно используемую во многих лабораториях и в домашних продуктах, например,в  веществах для обработки против ржавчины, после химического преобразования, этиленовой гликоли, которая используется, и как антифриз в автомобилях, и как сырье для химического синтеза.

Красивый, но непрактичный

Однако, система далека от того, чтобы стать промышленным  методом очистки CO2 от воздуха, чтобы сражаться с глобальным потеплением. "Эффективность состава не достаточно хороша," говорит Боувман. Пока команда периодически повторяла систему только, шесть раз через семь часов - и ту норму только достигнута в чистом лабораторном CO2, а не в воздухе. Эффективный катализатор должен быть способен к работе в течении нескольких десятков тысяч циклов, Боувман говорит.

"Это - конечно изящно," говорит Армстронг Фрейзера, химик из Оксфордского Университета, Великобритании. Но он соглашается, что его эффективность слишком мала, чтобы быть полезным для того, чтобы удалять CO2 из атмосферы.

В отличие от этого, крупномасштабные системы, чтобы удалить CO2 из воздуха - если они когда-либо становятся практичными или возможными - намного более вероятно, будут основаны на  мембранах, которые впитывают газ выборочно, или на очистке с помощью гидроокиси натрия, которые химически заманивают в ловушку газ, но это требует больших количеств энергии восстановить. Эти системы,  уже приближаются к \коммерческому применению, хотя и дорогие, просто концентрируют CO2 вместо того, чтобы преобразовать его в полезные вещества , как это делает электрокатализатор Боувмана.

Тем временем, Боувман возвратилась к ее исследованиям фермента. Но она продолжает исследовать ее случайное открытие, задаваясь вопросом, могли ли бы изменения в химических группах стороны медной молекулы улучшить эффективность катализатора.