Mikrohouba jako velice účinný katalyzátor. Zvětšeno 20tisíckrát. Kredit: RMIT University.

Zelená energetika je do značné míry závislá na katalyzátorech. Recyklace odpadních materiálů bývá náročná na chemické reakce a dobrý katalyzátor to může podstatně urychlit, zjednodušit a zlevnit. Právě takový katalyzátor vyvinul tým odborníků z australské techniky RMIT University (dříve Royal Melbourne Institute of Technology).

Adam Lee. Kredit: RMIT University.

Adam Lee a jeho kolegové vytvořili pozoruhodný a nesmírně účinný katalyzátor, který je založený na keramickém materiálu mikronových velikostí. Tento materiál je vysoce porézní a dovede katalyzovat chemické reakce, které jsou nezbytné k přeměně rozmanitých odpadů na bionaftu či další produkty. Podle tvůrců jde o první materiál, který dokáže u jedné zpracovávané suroviny katalyzovat více chemických reakcí zároveň, a přitom je možné do značné míry řídit průběh celého procesu.

Jak podotýká Karen Wilsonová z týmu autorů studie, multifunkční katalyzátory, urychlující více reakcí současně, se objevily již dříve. Průběh těchto reakcí ale nebylo možné příliš ovládat a výsledek takové katalýzy byl nepředvídatelný a jen málo efektivní. Badatelé se v případě nového katalyzátoru inspirovali u enzymatických komplexů a vytvořili mikroskopické chemické továrny v podobě nepatrných a vysoce účinných katalytických částic.

Karen Wilson. Kredit: RMIT University.

Tyto částice připomínají mikroskopické mycí houby s hierarchicky organizovanou porézní strukturou. Různé úrovně pórů, tj. makropóry a mezopóry jsou přitom obohaceny vždy jiným typem látek, které vytvářejí funkční povrchy s různými katalytickými účinky. Zpracování suroviny probíhá nejprve na makropórech a pak postupuje směrem k mezopórům.

Nový katalyzátor je velmi levný, stejně jak jeho použití. Ještě lepší ale je, že dokáže zpracovat i méně kvalitní odpadní materiály, které by jinak skončily na skládce. V současné době je možné podobným způsobem využít odpad, který obsahuje 1-2 procenta kontaminantů. Kvůli tomu bývá nutné odpadní materiály před dalším zpracováním a výrobou biopaliva důkladně čistit, což vyžaduje energeticky náročné a tudíž drahé procesy.

S novým multifunkčním katalyzátorem je oproti tomu možné rovnou vyrobit biopalivo z odpadů, které obsahují až 50 procent kontaminantů. Tento katalyzátor si poradí s použitým olejem z kuchyně, se zemědělským odpadem, s použitými pneumatikami, s mikroplasty nebo s řasami. Další výhoda spočívá v tom, že s použitím nového katalyzátoru je celý proces výrazně efektivnější, ať už jde o výrobu biopaliva nebo dalších zajímavých látek, z nichž je pak možné získat rozmanité produkty. Tvůrci katalyzátoru doufají, že jejich výzkum významně sníží zátěž prostředí při chemické výrobě a že přispěje k zelené chemické revoluci, která probíhá před našima očima.

Video: Adam Lee Research Day video

Literatura

RMIT 26. 10- 2020.

Nature Catalysis online 26. 10. 2020.