Článek
Cílem moderních společností je vypouštět méně oxidu uhličitého (CO2) do ovzduší. To vyžaduje nové technologie, které budou schopny snížit tyto emise. Jednou z mnoha možností je zpracování CO2 jako výchozí suroviny pro výrobu chemických látek, důležitých pro průmyslové využití.
CO2 je k dispozici v hojném množství, ale dosud nebyl široce používán k výrobě produktů s přidanou hodnotou. Proč? Důvodem je, že molekuly CO2 jsou vysoce stabilní, a proto je energeticky náročné přeměnit je na jinou formu.
Výzkumníci hledali materiály a návrhy zařízení, které by mohly pomoci tuto konverzi uspíšit, ale nic nefungovalo dostatečně dobře, aby metody přeměny přinesly nákladově efektivní systém.
Zpracováním oxidu uhličitého získáme cenné suroviny, jako jsou karboxyláty, uhličitany, karbamáty, kyselina mravenčí a metanol. Tím zároveň odstraníme dva problémy: Snížíme emise CO2 a zároveň ušetříme oxid uhličitý při výrobě těchto chemikálií. CO2 je důležitá surovina pro další zpracování v průmyslu.
Přeměna oxidu uhličitého na užitečné produkty vyžaduje nejprve přeměnu oxidu uhličitého na oxid uhelnatý. A v tom je právě ten zakopaný pes: technologicky metoda výroby funguje, ale je drahá, při přeměně se spotřebovává příliš elektřiny.
Nový přístup využívá k provedení chemické přeměny elektřinu s pomocí katalyzátoru, který je připojen k povrchu elektrody řetězci DNA. Díky této DNA je reakce velice účinná, na rozdíl od zatím používaných metod bez katalyzátoru; ušetří až 60 % elektrické energie proti současné výrobě, která pro energetickou náročnost není průmyslově využívána.
Pokud by se tento proces rozšířil pro průmyslové využití, mohl by pomoci odstranit oxid uhličitý z elektráren a dalších zdrojů. Rovněž by to umožnilo přeměnit CO2 rozpuštěný v oceánu na ziskové chemikálie. To je cesta k dekarbonizaci, s kterou si zatím svět nedovede poradit.
„DNA je levná a široce dostupná, může se chemicky modifikovat a mohou se kontrolovat interakce mezi dvěma řetězci změnou sekvencí,“ píše se v článku.
Pomocí tohoto přístupu byli výzkumníci schopni zvýšit Faradayovu účinnost reakce na 100 procent. To znamená, že veškerá elektrická energie, která se použije, jde přímo do chemických reakcí, aniž by se energií plýtvalo. Dokud se nepoužily DNA jako katalyzátory, byla Faradayova účinnost jen asi 40 procent.
Zdroj: Highly Efficient Carbon Dioxide Electroreduction via DNA-Directed Catalyst Immobilization | JACS Au
