Moderní alchymie. Kredit: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory.

V atmosféře postupně roste množství uhlíku a vrací se na hodnoty více obvyklé v historii života na Zemi. Pro nás to není úplně komfortní, z celé řady důvodů, a rádi bychom to uhlíku zatrhli. Jednou z možností je uhlík z atmosféry odčerpávat. Není to úplně jednoduché, ale už se objevila celá řada technologií, co tohle dovedou. Ještě lepší by bylo, kdybychom odčerpaný uhlík nějak důmyslně využili.

Zhenhua (Harvey) Xie.

Kredit: Z. Xie.

Zhenhua Xie z americké Columbia University v New Yorku a jeho kolegové vymysleli postup, který by ohromil i slavné středověké alchymisty. Využili elektrochemické a termochemické reakce k tomu, aby za vcelku přijatelných podmínek vyrobili z atmosférického uhlíku pevná a lukrativní uhlíková nanovlákna. Je to skoro jako dělat zlato ze vzduchu.

O konverzi oxidu uhličitého na uhlíková nanovlákna se materiáloví vědci pokoušeli už dříve. Až doposud ale takový proces vyžadoval teploty překračující 1 000 °C, což je samozřejmě extrémní komplikace. Xie s kolegy proces rozložili do několika dílčích reakcí, které vyžadují různou energii a různé katalyzátory.

Logo. Kredit: Columbia University.

V prvním kroku využili elektrokatalyzátor z palladia, který po zapojení elektrického proudu rozkládá směs oxidu uhličitého a vody na oxid uhelnatý a molekulární vodík. Pak přišel na řadu termokatalyzátor založený na slitině železa a kobaltu. Díky tomuto katalyzátoru je možné ze získaných molekul oxidu uhelnatého tvořit uhlíková nanovlákna při teplotě „pouhých“ 400 °C. Taková teplota je pro průmyslové provozy mnohem dosažitelnější.

Vznikl efektivní „tandemový“ proces, v němž je kromě získání pevných a odolných nanovláken uhlíku navíc možné recyklovat katalyzátory a jako bonus získávat vodík, třeba pro vodíkovou energetiku. Uhlíková nanovlákna je možné dále využívat mnoha různými způsoby, včetně přimíchání do cementu, který pak má lepší mechanické vlastnosti a uchovává více uhlíku.

Literatura

New Atlas 12. 1. 2024.-

Nature Catalyst online 11. 1. 2024.