Wysiłki te jednak przynoszą jak na razie marne skutki. Nigdy jeszcze na Ziemi nie było tak dużo ludzi, jak teraz. Co więcej, nigdy jeszcze przemysł nie potrzebował tak dużo energii jak teraz. W efekcie mimo prawdziwej rewolucji w zakresie stawiania nowych elektrowni wiatrowych i farm fotowoltaicznych, co roku spalamy coraz więcej paliw kopalnych. Jeżeli to się nie zmieni, to przyszłość będzie malowała się w ponurych kolorach.
Im więcej paliw kopalnych spalamy, tym więcej dwutlenku węgla, który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym, trafia do atmosfery, powodując jej ocieplanie. Gdyby tak dało się wykorzystać ten dwutlenek węgla do czegoś dobrego, byłoby wspaniale. Naukowcy z Center for Hybrid Approaches in Solar Enerty to Liquid Fuels (CHASE) poinformowali właśnie, że udało im się zamienić dwutlenek węgla w… paliwo.
W swojej najnowszej pracy naukowcy ustalili, że umieszczenie trójwymiarowego rusztowania krzemowego na fotoelektrodzie zwiększa wydajność procesu wykorzystywania dwutlenku węgla do produkcji metanolu.
Tutaj warto wspomnieć, że niezależnie od tego ile farm wiatrowych i fotowoltaicznych powstanie na powierzchni Ziemi, problemu paliw kopalnych się nie pozbędziemy. Naukowcy wskazują bowiem, iż przemysł ciężki oraz branża transportowa potrzebują paliwa o wysokiej gęstości energetycznej, tj. takiego, które będzie w stanie realnie zastąpić olej napędowy i benzynę. Energia z akumulatorów generowana przez fotowolatikę i turbiny wiatrowe nie jest w stanie dostarczyć paliwa o odpowiednich parametrach.
Z tego też powodu część naukowców zastanawia się jak wykorzystać niepożądane produkty uboczne spalania paliw kopalnych do produkcji energii elektrycznej. W ten sposób dwutlenek węgla nie trafiałby do atmosfery, a wykorzystywany byłby ponownie do zasilania. Sama idea tak naprawdę pochodzi z natury. Wszak jakby nie patrzeć, rośliny także generują energię z dwutlenku węgla i światła słonecznego.
Warto tutaj wspomnieć, że naukowcy z różnych instytutów badawczych już nieral przeprowadzali eksperymenty, w których wytwarzali swoiste ciekłe paliwo słoneczne za pomocą krzemowych fotoelektrod. Na powierzchni takich elektrod dochodzi do pochłaniania światła i w obecności wody do przekształcania dwutlenku węgla w metanol lub inne przydatne produkty. Amerykańscy badacze postanowili sprawdzić, czy wykorzystanie struktur z krzemu o dużej powierzchni pozwoli zwiększyć wydajność procesu produkcji paliwa słonecznego. Wyniki okazały się bardziej niż obiecujące.
W toku swojego projektu badawczego naukowcy stworzyli niespotykaną dotąd fotoelektrodę, która pokryta była krzemowymi mikrofilarami. Okazało się, że taka struktura połączona z katalizatorem kobaltowym pozwoliła wytwarzać prąd o wysokiej gęstości energetycznej.
Czytaj także: Dwutlenek węgla zamienili w prąd. Tak może wyglądać przyszłość energetyki
Na kolejnym etapie badań fizycy postanowili zastąpić kobalt renem i zamiast sieci mikrofilarów postanowili wykorzystać krzem w formie struktury usianej małymi nanoporami. Okazało się, że fotoelektroda tego typu nie tylko była znacznie trwalsza, ale także redukowała dwutlenek węgla do metanolu.
Zważając na to, że oba rozwiązania teoretycznie powinny dać się skalować, może się wkrótce okazać, że naukowcy będą w stanie stworzyć swoistą pętlę zamkniętą, w której dwutlenek węgla, zamiast ogrzewać atmosferę, będzie ponownie wykorzystywany do generowania energii przy użyciu jedynie wody i światła słonecznego. To mógłby być prawdziwy przełom w energetyce.
Eksperymenty wykazały zalety stosowania krzemu o dużej powierzchni w budowie fotoelektrod. Dzięki dalszym postępom technologicznym niedaleki będzie dzień, w którym będziemy mogli stworzyć zamkniętą pętlę zużycia i wytwarzania paliwa, wykorzystując wyłącznie CO2, wodę i światło słoneczne.