Mikroskopijna fabryka zbudowana z nanocząstek
Podstawą wynalazku jest materiał oznaczony jako PdCu@MOF-Ce. Stojąca za nim koncepcja jest zaskakująco prosta. Naukowcy wykorzystali struktury metaloorganiczne tworzące trójwymiarową sieć mikroskopijnych porów. Warto przypomnieć, że badania nad tymi strukturami zostały uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2025 roku. Polski zespół zmodyfikował strukturę MOF, dodając cer i umieszczając w mikroporach nanoklastry palladu z miedzią. Każdy atom metalu bierze aktywny udział w reakcji, co znacząco poprawia efektywność całego procesu. Michał Wójcik z UW tłumaczy to w prosty sposób:
To jak pęcherzyki płucne – im większa powierzchnia kontaktu, tym większa wydajność procesu
Czytaj też: Nowy katalizator zapewnił rekordową efektywność. Złoto jest teraz cenniejsze niż kiedykolwiek
Dzięki ogromnej powierzchni aktywnej reakcje zachodzą szybciej i sprawniej niż w konwencjonalnych metodach. Dodatkową zaletą jest trwałość katalizatora, który może być wykorzystywany wielokrotnie, co przekłada się na niższe koszty produkcji. Produktem końcowym tego procesu jest węglan glicerolu, związek o szerokim spektrum zastosowań. Powstały z odpadów surowiec znajduje zastosowanie w bateriach litowo-jonowych napędzających współczesną elektronikę, od smartfonów po samochody elektryczne.
Związek ten pełni funkcję rozpuszczalnika i stabilizatora elektrolitów, ale ma też inne zastosowania – w produkcji biodegradowalnych tworzyw, farmaceutykach czy kosmetykach. Tradycyjne metody wytwarzania węglanu glicerolu były dotąd kosztowne i energochłonne. Wymagały wysokich temperatur, czystych odczynników i generowały dodatkowe odpady. Nowy katalizator eliminuje te ograniczenia – pracuje w łagodniejszych warunkach, nie potrzebuje toksycznych substancji i jest bardziej przyjazny dla środowiska.
Ochrona patentowa i dalsze plany rozwoju
Uniwersytet Warszawski zabezpieczył już prawa do wynalazku, co otwiera ścieżkę do komercjalizacji. Naukowcy nie planują jednak zatrzymywać się na tym etapie. W najbliższych planach są eksperymenty z tańszymi metalami, które mogłyby dodatkowo obniżyć koszty produkcji. Zespół zamierza też zbadać, czy podobny mechanizm da się zastosować do innych reakcji z udziałem dwutlenku węgla. Potencjał tej technologii jest niewątpliwie duży, choć jej rzeczywisty wpływ na przemysł zależeć będzie od powodzenia procesu skalowania. Gdyby udało się wdrożyć metodę na skalę przemysłową, mogłoby to oznaczać istotne zmniejszenie emisji CO₂ i ograniczenie ilości odpadów przemysłowych.
Potencjalny sukces będzie zależał od wielu czynników – od stabilności procesu w skali przemysłowej przez opłacalność ekonomiczną po konkurencję ze strony innych technologii. Niemniej jednak, sama koncepcja przekształcania odpadów w wartościowe surowce zasługuje na uwagę i dalsze badania. To podejście może w przyszłości przyczynić się do rozwoju bardziej zrównoważonej gospodarki, gdzie mniej produktów kończy jako niechciane odpady.