Selepas 150 Tahun, Kami Akhirnya Menjadi Terobosan Menuju CO2 Ke Bahan Bakar

Selama satu abad dan setengah atau lebih, para penyelidik cuba mencari cara untuk melakukan sesuatu yang berguna dengan semua karbon dioksida yang terapung di atmosfera. Kami mempunyai banyak barangan, kami memancarkannya setiap kali kami menghembus nafas, tetapi semua yang dilakukannya adalah tergantung di atmosfera, menjadikan planet kami lebih hangat dan menyebabkan sejumlah kesan sampingan yang berpotensi sangat tidak menyenangkan dalam proses itu.

Para saintis akan benar-benar suka mencari cara untuk menjadikannya semua bahan bakar, yang mungkin akan membunuh dua burung dengan satu batu dengan memberikan kita pengganti fosil pemancar gas rumah hijau. Tetapi ini lebih mudah dikatakan daripada dilakukan: Bukan sahaja ahli sains berjuang untuk memikirkan cara menyimpan apa sahaja yang dapat dikurangkan daripada karbon dioksida, mereka masih berusaha untuk memahami bagaimana pengurangan karbon dioksida dapat dikatalisis di tempat pertama.

Dalam erti kata lain, saintis pada dasarnya telah mengacaukan dengan CO2 sejak pertengahan abad ke-19, mencampurinya dengan bahan yang berbeza, memanaskannya, dan sebagainya, hanya sekali-sekala mencapai reaksi ("150 tahun" adalah rujukan kepada eksperimen pada tahun 1869 yang mana penyelidik menggunakan elektrokatalis untuk menukar CO2 menjadi asid formik, pengawet). Tetapi sementara penyelidik telah lama memahami potensi ini, mereka tidak benar-benar memahami apa yang membuat tindak balas ini berlaku. Itu yang membuat percubaan secara tidak terkawal, sehingga sekarang, berkat eksperimen baru yang dilakukan oleh penyelidik di Sekolah Teknik Universiti Columbia. Penemuan kertas mereka diterbitkan hari ini di Malaysia Prosiding Akademi Sains Kebangsaan.

"Kami mula melakukan ini seperti bagaimana orang lain melakukan ini, melalui percubaan dan kesilapan, dan bermain dengan bahan yang berbeza untuk melihat bagaimana kecekapan penukaran CO2 bergantung kepada sifat bahan," kata penulis utama Irina Chernyshova, saintis penyelidik bersekutu di Columbia University School of Sains Kejuruteraan dan Gunaan, memberitahu Songsang. "Tetapi itu boleh mengambil jangka hayat."

Kejayaan mereka, Chernyshova menjelaskan, mempunyai kaitan dengan proses pengurangan elektrokimia, atau penukaran CO2 ke dalam molekul yang lebih mudah dengan menambah tenaga elektrik. Dengan menggunakan spektroskopi Raman yang dipancarkan permukaan, pasukan itu dapat melihat buat kali pertama bahawa karbon dioksida dapat dikurangkan menggunakan satu perantara - karboksilat yang melekat pada permukaan molekul karbon dan oksigen - bukannya dua.

"Selama 150 tahun, orang telah mengetahui ini adalah mungkin, tetapi mereka tidak boleh selama 150 tahun mengkomersialkannya, kerana mereka melakukannya dengan cara yang tidak sistematik," kata Chernyshova. "Anda tidak dapat menyaring semua bahan dalam semua kombinasi yang mungkin."

Kini, mereka memahami pemfindahan karbon dioksida yang lebih baik, penyelidik di seluruh dunia kini mempunyai panduan panduan yang lebih baik untuk penyelidikan mereka sendiri, bukan hanya dalam bidang tenaga boleh diperbaharui tetapi dengan matlamat mengurangkan CO2 ke dalam beberapa molekul yang lebih berguna, contohnya baja. Dan kerana kita tahu lebih banyak tentang "langkah satu" pepatah proses ini, percubaan menjadi lebih murah dan mudah dilakukan, semoga dengan kesan ketukan.

"Dengan pengetahuan dan kekuatan komputasi ini," kata pengarang penulis kertas Sathish Ponnurangam, dalam siaran akhbar, "para penyelidik akan dapat meramalkan lebih tepat reaksi pada pemangkin yang berbeza dan menentukan yang paling menjanjikan, yang dapat disintesis dan diuji."

Di samping usaha untuk mempelbagaikan CO2 menggunakan cahaya matahari langsung, proses yang lebih dikenali sebagai fotosintesis buatan atau separuh tiruan kerana inspirasi ia menarik dari tumbuh-tumbuhan, usaha untuk mengubah CO2 menjadi bahan bakar atau udara bernafas semakin mendapat stim. Awal bulan ini, para penyelidik di University of Cambridge di United Kingdom mendapati cara untuk memecahkan molekul air dengan lebih cekap ke dalam hidrogen (yang boleh digunakan sebagai bahan api) dan oksigen menggunakan enzim yang terdapat dalam alga yang dipanggil hidrogenase.