Szén-dioxidból ipari vegyszer – csak fény és egy új típusú katalizátor kell hozzá
Az amerikai Energiaügyi Minisztérium Brookhaven Nemzeti Laboratóriumának kutatói létrehoztak egy új katalizátort, amely szén-dioxidból állít elő hangyasavat. A csapat célja az, hogy a megoldásuk gyakran előforduló, olcsó fémek felhasználásával is működjön.
A hangyasav olyan ipari vegyület, amelyet tüzelőanyagként, antibakteriális és gombaölő szerként, valamint gyógyszerek előállítására is használnak. A reakcióhoz fénnyel aktivált, fém középpontú katalizátort alkalmaznak, elősegítve az elektronok és protonok átadását a kémiai átalakulás során.
A folyamatot a fotoszintézis, vagyis az a természetes folyamat ihlette, amelyben a növények cukorrá alakítják a szén-dioxidot és a vizet.
„Az ilyen típusú átalakítások során a szén-dioxidot egy fém középponthoz kell kötni a katalizátoron. Ez azt jelenti, hogy más molekulák is odaférhetnek, reakcióba lépve a fémmel, ami a katalizátor lebomlásához vezethet, és korlátozza, milyen típusú termékeket lehet ezzel a módszerrel előállítani” – magyarázta közleményben Javier Concepcion csapatvezető.
A kutatók úgy tervezték meg a katalizátort, hogy minden kötőhelyet ligandumokkal (a molekula központi atomjaihoz kapcsolódó atomokkal) töltöttek fel a fém körül, kizárva a nem kívánt reakciókat. A tudósok azt állítják, hogy a ligandumok pontos megtervezésével szabályozni tudják, milyen termék jöjjön létre.
„Ez a mechanizmus rendkívül szelektív: csak hangyasav képződik belőle” – szögezte le Concepcion. „Gyakran előfordul, hogy a reakció inkább hidrogént vagy szén-monoxidot termel, és nehéz befolyásolni, melyik alakuljon ki. Ezekhez a melléktermékekhez viszont szabadon hagyott helyek kellenek a fém középpontnál. A mi folyamatunk pedig a ligandumokon alapul, így nincs lehetőség melléktermékek kialakulására.”
A laboratórium frissen közölt eredményei ruténiumalapú katalizátorról szólnak, de a kutatócsoport kipróbálta a megközelítést olcsóbb fémekkel, például vassal, amivel hasonlóan jól működött. „Ez bizonyítja, hogy a ligandumalapú stratégia más fémekre is alkalmazható, és a célunk éppen az, hogy a megoldás a gyakran előforduló fémek felé mozduljon el. A vasnál pedig aligha van gyakoribb” – mutatott rá Concepcion.
Gábor János, NEW technology