Laser teknologiaren aurrerapenak ikuspegi berriak irekitzen ditu erregai eta energia garbiagoetarako

Zientzialariek laser teknologia bat garatu dute, etorkizunean erregai eta energia-teknologi garbietarako bideak ireki ditzakeena.

Erregai fosilak, petrolioa eta gas naturala ordezkatzeko modu iraunkorrak eta ingurumena errespetatzen duten premiazko beharra dugu. Karbono dioxidoa (CO2) erregai fosiletan oinarritzen diren jarduera eta iturri guztiek sortzen duten hondakin ugaria da. 35 milioi tona metriko inguru karbono dioxido isurtzen dira gurera planetarena atmosfera urtero mundu osoko elektrizitatea sortzeko zentral, ibilgailu eta industria-instalazioetako hondakin produktu gisa. CO2-ak klima globalean dituen ondorioak arintzeko, xahututako CO2 hori erabilgarri bihurtu liteke. energia karbono monoxidoa eta beste energia-iturri batzuk bezala. Adibidez, CO2 urarekin erreakzionatzean hidrogeno gas energetiko aberatsa sortzen da, hidrogenoarekin erreakzionatzean hidrokarburoak edo alkohola bezalako substantzia kimiko erabilgarriak sortzen ditu. Horrelako produktuak hainbat helburutarako erabil litezke eta hori ere industria-eskala global batean.

Elektrokatalizatzaileak erreakzio elektrokimikoetan parte hartzen duten katalizatzaileak dira, erreakzio kimikoa gertatzen ari denean baina energia elektrikoa ere parte hartzen duenean. Adibidez, katalizatzaile egokiak hidrogenoa eta oxigenoa erreakzionatzen lagun dezake ura modu kontrolatuan sortzeko, bestela bi gasen ausazko nahasketa bat izango da. Edo hidrogenoa eta oxigenoa errez elektrizitatea ekoizteko ere. Elektrokatalizatzaileek erreakzio kimikoen abiadura aldatzen edo handitzen dute, erreakzioan kontsumitu gabe. CO2-aren testuinguruan, elektrokatalizatzaileak garrantzitsuak eta itxaropentsuak ikusten dira CO2-aren murrizketan "pauso-aldaketa" eraginkorra lortzeko.

Zoritxarrez, elektrokatalizatzaile hauek funtzionatzen duten mekanismo zehatza ez da guztiz ulertzen eta disoluzioko molekula inaktiboen "zarata" duten iraupen laburreko bitarteko molekula geruzak bereiztea erronka garrantzitsua izaten jarraitzen du. Mekanismoaren ulermen mugatu horrek zailtasunak sortzen ditu elektrokatalizatzaileen diseinuan izan daitezkeen aldaketetan.

Liverpool Unibertsitateko Erresuma Batuko zientzialariek frogatu dute a laserurtean argitaratutako ikerketan karbono dioxidoaren in situ murrizteko elektrokimikorako oinarritutako espektroskopia teknikan Naturaren katalisia. Vibrational Sum-Frequency Generation edo VSFG espektroskopia erabili zuten lehen aldiz esperimentu elektrokimikoekin batera CO3 murrizteko elektrokatalizatzaile itxaropentsu gisa ikusten den katalizatzaile bat esploratzeko (Mn(bpy)(CO)2Br). Erreakzio baten ziklo katalitiko batean oso tarte laburrean dauden bitartekari erabakigarrien portaera ikusi zen lehen aldiz. VSFG teknologiak ziklo katalitiko batean bizi oso laburreko espezieen portaera eta mugimendua jarraitzea ahalbidetzen du eta, beraz, elektrokatalizatzaileak nola funtzionatzen duten ulertzen laguntzen digu. Beraz, elektrokatalizatzaileek erreakzio kimiko batean funtzionatzen dutenaren portaera zehatza ulertzen da.

Azterketa honek bide kimiko konplexu batzuei buruzko informazioa ematen du eta elektrokatalizatzaileentzako diseinu berriak sortzeko aukera eman diezaguke. Ikertzaileak jada teknika honen sentsibilitatea nola hobetu ikertzen ari dira eta seinale-zarata erlazio hobea lortzeko detekzio-sistema berri bat garatzen ari dira. Ikuspegi honek eraginkortasunerako bideak zabaltzen lagun dezake erregai garbia eta potentzial gehiago bildu energia garbia. Prozesu hori, azkenean, industrialki eskalatu behar da, merkataritza mailan eraginkortasun handiagoa lortzeko. Erregai fosilak erretzeko zentraletatik ekoitzitako CO2 bolumen handiak kudeatzeko industria-aurrerapena eskatuko da.

***

Iturria (k)

Neri G et al. 2018. Bitarteko katalitikoen detekzioa elektrodoaren gainazalean karbono dioxidoaren murrizketan lur ugariko katalizatzaile batek. Naturaren katalisia. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***