Mangan okazał się lepszy od platyny
Do niedawna proces przekształcania dwutlenku węgla w użyteczny mrówczan wymagał katalizatorów z platyny, irydu lub rutenu. Metale te są nie tylko kosztowne i rzadkie, ale również toksyczne. Tańsze zamienniki, w tym te na bazie manganu, miały poważną wadę: bardzo szybko ulegały dezaktywacji, co przekreślało ich przemysłowy użytek. Zespół pod kierunkiem Nilaya Hazariego z Yale znalazł na to sposób. Naukowcy dodali dodatkowy atom donora do liganda, czyli chemicznej „obudowy” otaczającej atom manganu. Ta pozornie drobna zmiana struktury molekularnej sprawiła, że katalizator zyskał niezwykłą trwałość. W praktyce mangan zaczął przewyższać skutecznością swoje droższe odpowiedniki. Ta stabilizacja to klucz do ekonomicznego sensu całego przedsięwzięcia. Tani i wytrzymały katalizator to pierwszy, niezbędny krok do tego, by myśleć o wdrożeniu technologii na dużą skalę.
Czytaj też: Wrzucasz słomę, wyciągasz paliwo przyszłości. Ekologiczny wodór wreszcie tańszy od gazu
Sam proces jest ciekawy, ale zasadnicze pytanie brzmi: po co to robić? Przekształcenie CO2 w mrówczan ma głęboki sens. Po pierwsze, mrówczan to związek chemiczny już dziś powszechnie używany w przemyśle, między innymi przy konserwacji żywności, garbowaniu skór czy jako środek bakteriobójczy. Problem w tym, iż obecnie produkuje się go z paliw kopalnych. Nowa metoda oferuje zrównoważoną alternatywę. Po drugie, i może nawet ważniejsze, mrówczan może służyć jako bezpieczny i wygodny magazyn wodoru. Wodór to paliwo przyszłości, którego spalanie daje tylko czystą parę wodną. Jego największą bolączką jest jednak kłopotliwy transport i przechowywanie w formie gazowej. Mrówczan jako ciecz jest pod tym względem idealny, gdyż łatwo go przewozić, a wodór uwalnia się z niego dokładnie wtedy, gdy jest potrzebny. Za jednym razem można więc zaatakować dwa problemy: nadmiar CO2 w atmosferze oraz wyzwanie związane z magazynowaniem zielonej energii.
Nie można jeszcze ogłaszać pełnego sukcesu
Badania, finansowane przez amerykański Departament Energii, mają wymiar praktyczny. Odkryta przez zespół zasada stabilizacji tanich katalizatorów może znaleźć zastosowanie w wielu innych reakcjach chemicznych, gdzie dziś potrzebne są metale szlachetne. Otwiera to furtkę dla bardziej zrównoważonego i tańszego przemysłu chemicznego. Oczywiście do funkcjonalnej instalacji przemysłowej jeszcze długa droga. Opisywana technologia musi zostać przeskalowana, przetestowana pod kątem wydajności w ciągłej pracy i – co najważniejsze – jej opłacalność ekonomiczna musi zostać bezdyskusyjnie potwierdzona.
Czytaj też: Amerykanie patrzą na polskie złoża. Chodzi o ogromne ilości cennych metali
Mimo tych wyzwań kierunek jest wyraźny i obiecujący. Zamiast traktować dwutlenek węgla wyłącznie jako odpad, który trzeba gdzieś ukryć, możemy zacząć postrzegać go jako surowiec. Ta zmiana myślenia, poparta konkretnymi rozwiązaniami jak to z Yale, jest chyba największą wartością tego odkrycia. To nie magiczna różdżka na klimatyczny kryzys, a jedno z wielu potrzebnych narzędzi, które przybliżają nas do gospodarki o obiegu zamkniętym.