Matka Natura 2.0. Polacy robią "oddychające" liście z grafenu

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej chcą stworzyć sztuczny liść na bazie grafenu.

Obraz
Źródło zdjęć: © iStock.com

W ciągu trzech lat na rynku może się pojawić prototyp sztucznego liścia, który byłby zdolny przetwarzać co najmniej tyle samo dwutlenku węgla, co naturalny liść. Stworzony fotokatalizator mógłby wykorzystać energię słoneczną, dostarczyć ją do cząsteczki dwutlenku węgla i uzyskać z niej wysokoenergetyczne produkty, które można wykorzystać ponownie jako paliwa.

Projekt sztucznego liścia polega na zaprojektowaniu odpowiedniego układu katalitycznego, który pełniłby funkcjonalnie rolę podobną do naturalnego liścia, czyli odpowiednika procesu fotosyntezy. W procesie fotosyntezy rośliny wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania związków organicznych z dwutlenku węgla, sztuczny liść ma bardzo podobne założenia. Pod wpływem światła chcielibyśmy przetwarzać dwutlenek węgla do produktów bardziej wartościowych, jakichkolwiek związków wysokoenergetycznych, przydatnych bardziej niż sam dwutlenek węgla, który w zasadzie jest odpadem – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje dr Bartłomiej Szyja z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej.

Naukowcy chcą uzyskać z redukcji dwutlenku węgla wysokoenergetyczne produkty, np. metan, metanol, które można ponownie wykorzystać jako paliwa. Projekt wpisuje się w politykę ekologiczną. Obecnie technologie, które wykorzystują paliwa kopalne do wytwarzania energii, produkują znaczne ilości dwutlenku węgla. To zaś przyczynia się do globalnego ocieplenia.

Celem działającego układu katalitycznego jest otrzymanie paliw, które znowu mogą być wykorzystywane w procesach spalania, znowu będziemy emitowali dwutlenek węgla w tychże procesach spalania, niemniej można rozpatrywać ten proces jako pewnego rodzaju cykl. Wytwarzamy dwutlenek węgla w procesach spalania, potem zwracamy go jako surowiec, dostarczamy energię świetlną do katalizatora i znowu otrzymujemy paliwo, które znowu możemy spalić i znowu otrzymać dwutlenek węgla. W tym cyklu emisja dwutlenku węgla do otoczenia będzie zerowa – podkreśla dr Bartłomiej Szyja.

W naturze dwutlenek węgla zużywany jest w procesie fotosyntezy, gdzie pod wpływem światła i z wykorzystaniem wody jest przetwarzany. Zbyt duże ilości dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery sprawiają, że możliwości absorpcji tego związku są ograniczone. Poziom stężenia w atmosferze głównego gazu cieplarnianego, dwutlenku węgla, stopniowo rośnie. W 2017 roku zostanie przekroczone stężenie 410 cząstek dwutlenku węgla na milion (ppm). Na świecie od lat prowadzone są badania nad utylizacją dwutlenku węgla. W Polsce, na Politechnice Wrocławskiej, naukowcy do tego procesu chcą wykorzystać grafen.

Grafen jest wykorzystywany w badaniach i projektach głównie ze względu na swoje ciekawe właściwości. Przede wszystkim jest przewodnikiem elektrycznym, ma bardzo ciekawą strukturę molekularną, jest zbudowany w kształcie plastra miodu i jest bardzo cienki, to jego zaleta. Nadaje się do zabezpieczania pewnych powierzchni, do pewnym membran – ocenia ekspert.

Katalizator wykorzystujący grafen ma się składać z dwóch części pełniących te same funkcje co fotosystemy w przyrodzie. Fotoanoda ma pozyskiwać protony i elektrony z cząsteczek wody pod wpływem światła, a katoda – uwodornić cząsteczki dwutlenku węgla z wykorzystaniem protonów i elektronów. Badania będą wspierane symulacją komputerową, która będzie powtórzona w warunkach laboratoryjnych.

Projekt jest na początku realizacji, ma charakter łączony, teoretyczno-eksperymentalny. Jest część odpowiedzialna za obliczenia, za modelowanie molekularne i część eksperymentalna, która towarzyszy części teoretycznej na zasadzie korzystnego wpływu obydwu części na siebie, tzn. z modelowania molekularnego chcemy uzyskać prognozy co do tego, jak taki układ mógłby działać, a weryfikować te hipotezy chcemy w części eksperymentalnej –wskazuje dr Bartłomiej Szyja.

Obecnie badanie jest w fazie obliczeniowej. Następnie zostanie zaprojektowany odpowiedni katalizator reakcji. Zespół z Politechniki Wrocławskiej otrzymał z programu Opus 11 Narodowego Centrum Nauki 550 tys. zł grantu.

Zobacz także: Jak wygląda rynek produktów ekologicznych w Polsce?

Widziałeś lub słyszałeś coś ciekawego? Poinformuj nas, nakręć film, zrób zdjęcie i wyślij na redakcjao2@grupawp.pl.

Wybrane dla Ciebie
Wóz strażacki wypadł z drogi. Za kierownicą pijany strażak
Wóz strażacki wypadł z drogi. Za kierownicą pijany strażak
17 egzekucji w ciągu 48 godzin. Wstrząsające doniesienia z Iranu
17 egzekucji w ciągu 48 godzin. Wstrząsające doniesienia z Iranu
O ile wzrośnie zasiłek pogrzebowy? MRPiPS o tym, co nas czeka w 2026 r.
O ile wzrośnie zasiłek pogrzebowy? MRPiPS o tym, co nas czeka w 2026 r.
Wielki powrót Vonn. Będzie jedną z najstarszych zawodniczek na Igrzyskach 2026
Wielki powrót Vonn. Będzie jedną z najstarszych zawodniczek na Igrzyskach 2026
Czarne chmury nad prawnikiem. Na jego rachunek wpłynęło 3,5 mln zł
Czarne chmury nad prawnikiem. Na jego rachunek wpłynęło 3,5 mln zł
Jest decyzja. Dwie gwiazdy Górnika Zabrze zostają w klubie
Jest decyzja. Dwie gwiazdy Górnika Zabrze zostają w klubie
Przyszłość Grenlandii. Stanowcza reakcja Macrona na słowa Trumpa
Przyszłość Grenlandii. Stanowcza reakcja Macrona na słowa Trumpa
Od trzech lat walczy z rakiem. Dramatyczny apel syna przed świętami
Od trzech lat walczy z rakiem. Dramatyczny apel syna przed świętami
Tragedia w Biedronce. Mężczyzna nagle chwycił się za serce
Tragedia w Biedronce. Mężczyzna nagle chwycił się za serce
Na drodze leżał mężczyzna. Sierżant nie wahał się ani chwili
Na drodze leżał mężczyzna. Sierżant nie wahał się ani chwili
Zatrzymał się oplem. Podłożył ogień. Trwają poszukiwania
Zatrzymał się oplem. Podłożył ogień. Trwają poszukiwania
Rodzice dwulatka nie żyją. Rogatki nie opadły. Przeprowadzono testy
Rodzice dwulatka nie żyją. Rogatki nie opadły. Przeprowadzono testy