Τα ωκεάνια είναι οι σιωπηλοί θάλαμοι άνθρακα της Γης και τώρα, οι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να τους αξιοποιήσουν για να δημιουργήσουν κάτι χρήσιμο.
Ένα τεχνητό σύστημα ανακύκλωσης άνθρακα
Σε μια πρωτοποριακή εξέλιξη, ερευνητές στην Κίνα κατασκεύασαν ένα τεχνητό σύστημα ανακύκλωσης άνθρακα στον ωκεανό που συλλαμβάνει διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) απευθείας από το θαλασσινό νερό και το μετατρέπει σε ηλεκτρικό οξύ, ένα βασικό συστατικό για την κατασκευή βιοδιασπώμενου πλαστικού.
Η μελέτη διεξήχθη από τον GAO Xiang από τα Ινστιτούτα Προηγμένης Τεχνολογίας της Shenzhen και τον XIA Chuan από το Πανεπιστήμιο Ηλεκτρονικής Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας.
Σηματοδοτεί την πρώτη φορά που οι επιστήμονες έχουν επιδείξει έναν πλήρη κύκλο, ξεκινώντας από τη δέσμευση CO₂ στον ωκεανό έως τη δημιουργία μιας χρησιμοποιήσιμης χημικής πρώτης ύλης.
Από άνθρακα σε χημεία
Η καινοτομία έγκειται σε έναν έξυπνο συνδυασμό ηλεκτροχημείας και μικροβιακής ζύμωσης. Το θαλασσινό νερό ρέει μέσω ενός ειδικά σχεδιασμένου ηλεκτροχημικού αντιδραστήρα πέντε θαλάμων, όπου ένα ηλεκτρικό πεδίο ενεργοποιεί τη διάσπαση του νερού. Τα προκύπτοντα πρωτόνια οξινίζουν έναν θάλαμο, μετατρέποντας τα διαλυμένα ανθρακικά είδη σε αέριο CO₂.
Αυτό το CO₂ διαχωρίζεται στη συνέχεια μέσω μιας μεμβράνης από κοίλες ίνες και αποστέλλεται σε έναν δεύτερο αντιδραστήρα. Εδώ, ένας ειδικά σχεδιασμένος καταλύτης με βάση το βισμούθιο ανάγει το CO₂ σε μυρμηκικό οξύ.
Η διαδικασία δεν τελειώνει εκεί, ένα κατασκευασμένο στέλεχος του θαλάσσιου βακτηρίου Vibrio natriegens ζυμώνει το μυρμηκικό οξύ σε ηλεκτρικό οξύ, έναν πολύτιμο πρόδρομο για βιοδιασπώμενα πλαστικά όπως το ηλεκτρικό πολυβουτυλένιο (PBS). Το σύστημα εξήγαγε συνεχώς CO₂ από φυσικό θαλασσινό νερό που συλλέχθηκε από τον κόλπο Shenzhen της Κίνας, για πάνω από 530 ώρες, επιτυγχάνοντας απόδοση δέσμευσης άνθρακα 70%.
Ακόμα πιο εντυπωσιακό είναι ότι το εκτιμώμενο κόστος ήταν περίπου 230 δολάρια ανά μετρικό τόνο CO₂, ανταγωνιζόμενο τις κορυφαίες τεχνολογίες δέσμευσης άνθρακα στην αγορά σήμερα.
Από τις γαλάζιες θάλασσες στα πράσινα πλαστικά
«Αυτή είναι η πρώτη επίδειξη που μετατρέπει το CO₂ των ωκεανών σε μια αξιοποιήσιμη πρώτη ύλη για βιοπλαστικά», δήλωσε ο XIANG Chengxiang, ειδικός στην επιστήμη υλικών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία.
«Το πραγματικό σημείο εστίασης είναι η λήψη αυτού του CO₂ και η μετατροπή του σε ένα βιοπλαστικό μονομερές με πολλά υποσχόμενη σταθερότητα και οικονομία».
Η αρθρωτή φύση του συστήματος σημαίνει ότι μπορεί εύκολα να αναδιαμορφωθεί για να παράγει μια ποικιλία βιομηχανικών χημικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένου του γαλακτικού οξέος, της αλανίνης και της 1,4-βουτανοδιόλης. Αυτή η ευελιξία θα μπορούσε να το καταστήσει μια κλιμακούμενη λύση για τη μετατροπή του ωκεάνιου άνθρακα σε υλικά έτοιμα για την αγορά.
Οι επιπτώσεις ξεπερνούν κατά πολύ τα πλαστικά. Αξιοποιώντας το τεράστιο απόθεμα άνθρακα του ωκεανού, η προσέγγιση θα μπορούσε να συμπληρώσει τις υπάρχουσες στρατηγικές δέσμευσης άνθρακα και να μειώσει την πίεση στις χερσαίες μεθόδους.
Αντιπροσωπεύει μια μετατόπιση από την απλή αποθήκευση του δεσμευμένου CO₂ στην ανακύκλωσή του σε προϊόντα υψηλής αξίας που τροφοδοτούν μια κυκλική οικονομία χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ενσωμάτωση τέτοιων συστημάτων με υπεράκτιες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η αιολική ή η παλιρροιακή ενέργεια, θα μπορούσε να καταστήσει τη διαδικασία ακόμη πιο βιώσιμη.
Καθώς οι ωκεανοί απορροφούν ήδη σχεδόν το ένα τρίτο των παγκόσμιων εκπομπών CO₂, αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να τους μετατρέψει από παθητικούς καταβόθρες σε ενεργούς συμμετέχοντες στη λύση για το κλίμα και να αλλάξει την πορεία της μάχης κατά της ρύπανσης από άνθρακα.
www.worldenergynews.gr
