Představte si, že postavíte zařízení, které účinně a hlavně levně přeměňuje oxid uhličitý z atmosféry na organické palivo. A energii tomu dodává sluneční záření. Něco takového by mohlo změnit svět. Nejlepší na tom je, že už to není fikce. Vědci Illinoiské univerzity v Chicagu přesně tohle vymysleli, postavili a také předběžně patentovali. Před pár dny o tom psal časopis Science.

Šéf výzkumu Amin Salehi-Khojin a jeho spolupracovníci tvrdí, že jejich nový solární článek není fotovoltaický. Ve skutečnosti je podle nich fotosyntetický. Běžné solární články vyrábějí ze slunečního záření elektřinu. A tu je nutné skladovat v bateriích, které představují slabinu soudobé technologické civilizace. Nové fotosyntetické články jsou ale jiné. Využívají energii Slunce k výrobě paliva z atmosférického oxidu uhličitého, čímž velmi rafinovaně řeší dva palčivé problémy dnešní doby najednou. Solární farma vybavená fotosyntetickými články by podle tiskové zprávy Illinoiské univerzity mohla vypumpovat nemalé množství oxidu uhličitého z atmosféry a vyrobit z něj palivo.

Rostliny vyrábějí při fotosyntéze cukr. Fotosyntetické články v tomhle přírodu nekopírují a produkují takzvaný syntézní plyn, tedy směs oxidu uhelnatého a vodíku. Syntézní plyn může být přímo používán jako palivo anebo z něj lze vyrobit naftu nebo podobné věci. Pokud by se povedlo tímto způsobem rozběhnout výrobu paliva z oxidu uhličitého za cenu dnes vyráběného paliva anebo nižší, tak jsme s fosilními palivy nadlouho za vodou.

 

K proměně oxidu uhličitého na palivo jsou nutné redukční chemické reakce. Vědci už dříve testovali různé katalyzátory, které by poháněly redukci oxidu uhličitého, nic moc z toho ale zatím nebylo. Reakce obvykle neprobíhají s dostatečnou účinností a vyžadují drahé katalyzátory, jako je například stříbro. Salehi-Khojin a jeho kolegové proto potřebovali nový typ chemikálií s výjimečnými vlastnostmi.

 

Zaměřili se na dichalkogenidy přechodných kovů (TMDC), které spojili s nekonvenční iontovou kapalinou jako elektrolytem a vytvořili tím pozoruhodný elektrochemický článek. Vyzkoušeli několik katalyzátorů a jako nejlepší se ukázaly nanovločky diselenidu wolframu. Je to vážně skvělý katalyzátor redukce oxidu uhličitého. Funguje asi tak tisíckrát rychleji než katalyzátory z drahých kovů, a zároveň je dvacetkrát levnější.

 

Jiní vědci už používali dichalkogenidy přechodných kovů k výrobě vodíku jinými způsoby, katalyzátory ale obvykle zoxidují a přestanou fungovat. Klíčové proto podle Salehi-Khojina bylo, když s kolegy použili iontovou kapalinu (ethyl-methyl-imidazolium tetrafluoroborát), smíchanou jedna ku jedné s vodou. Tímto způsobem se jim podařilo zabezpečit aktivní místa jejich katalyzátoru. Celý tenhle systém funguje na katodě článku, zatímco na anodě je oxid kobaltu v elektrolytu fosfátu draslíku.
Když fotosyntetický solární článek ozáří běžné denní osvětlení (100 wattů na čtvereční metr) tak v oblasti katody vznikají bublinky vodíku a oxidu uhelnatého a na anodě se tvoří volné kyslíkové a vodíkové ionty. Vodíkové ionty poté pronikají membránou ke katodě a podílejí se na redukci oxidu uhličitého.

 

Podle Salehi-Khojina je tuto technologii možné používat v průmyslových aplikacích, jako jsou třeba solární farmy, ale také v menším měřítku. Salehi-Khojin se navíc neomezuje jen na planetu Zemi, ale sympaticky pošilhává i po Marsu. Na Rudé planetě je hodně oxidu uhličitého a je tam i voda. Není vyloučeno, že se nám tam povede rozjet podobnou technologii. Budoucnost klepe na dveře, jen si musíme dát pozor, abychom nezapomněli oxid uhličitý zase vypouštět do atmosféry a nevypnuli si tím skleníkový efekt úplně. Jinak časem zmrzneme.

Literatura
University of Illinois 28.7. 2016, Science 353: 467-470.