200 gramów tego materiału pochłonie tyle dwutlenku węgla, ile drzewo
Przyspieszone zmiany klimatu oraz niespotykany dotąd wzrost poziomu dwutlenku węgla, bo o całe 50% od czasów sprzed rewolucji przemysłowej, wspólnie sprawiają, że tradycyjne metody ochrony środowiska nie są wystarczające. Redukcja emisji pozostaje kluczowa, ale musimy zadbać też o obniżenie obecnego stężenia CO₂ w atmosferze, co da się osiągnąć m.in. bezpośrednim przechwytywaniem go z powietrza. Metody te są znane ludzkości od dłuższego czasu, ale ciągle można je ulepszyć, co udowodnili właśnie naukowcy z University of California w Berkeley, którzy mogą zrewolucjonizować tę dziedzinę, a to dzięki opracowaniu wysoce wydajnego materiału, zwanego kowalentnymi sieciami organicznymi.
Czytaj też: Emisje CO2 zamienią w sól. Amerykanie mają pomysł na rozwiązanie istotnego problemu
Mowa dokładnie o nowym materiale COF-999, który wykazuje niezwykły potencjał w przechwytywaniu atmosferycznego dwutlenku węgla, bo zaledwie 200 gramów tego materiału może pochłonąć tyle CO₂ w ciągu roku, ile pochłania rozwinięte, dorosłe drzewo. Nie bierze się to znikąd, bo tak się składa, że COF to klasa materiałów złożonych z węgla, azotu i innych stabilnych pierwiastków, tworzących wytrzymałe, porowate struktury idealne do wychwytywania gazów, takich jak CO₂ właśnie. W przeciwieństwie do wcześniejszych materiałów, znanych jako metaliczne sieci organiczne (MOF), które były mniej trwałe, COF oferują mocne wiązania węgiel-węgiel oraz węgiel-azot, dzięki czemu są odporne na degradację w czasie.
Nad COF pracuje wiele naukowców, a wśród nich jest niejaki Omar Yaghi, którego można uznać za ojca tych materiałów, bo to właśnie on zapoczątkował rozwój COF w latach 90. i teraz określa potencjał COF-999 mianem materiału o “bezprecedensowej wydajności”. Jego wyjątkowość bierze się stąd, że COF-999 charakteryzuje się mikroporami wyłożonymi aminami, czyli grupami chemicznymi, które naturalnie przyciągają i wiążą się z cząsteczkami CO₂. Ta unikalna kompozycja umożliwia COF-999 efektywne wychwytywanie węgla nawet przy niskich stężeniach, takich jak te w powietrzu zewnętrznym.
Czytaj też: Produkcja paliwa odbywa się w rekordowo niskiej temperaturze. Jego spalanie nie wytwarza CO2
Przeprowadzone testy wykazały, że materiał ten jest w stanie całkowicie odfiltrować CO₂ w naturalnych warunkach, bo podczas sprawdzianu naukowcy przepuścili przez niego powietrze zawierające dwutlenek węgla o stężeniu około 400 ppm (części na milion) w temperaturze 25°C i wilgotności 50%. Po 18 minutach COF-999 przechwycił połowę dwutlenku węgla, a po dwóch godzinach nasycił się nim w pełni. Naukowcy potwierdzili też, że ledwie 200 gramów COF-999 jest w stanie wychwycić 20 kilogramów CO₂ rocznie, co odpowiada rocznej absorpcji pojedynczego drzewa. Na tym jednak nie kończy się wyjątkowość tego materiału.
Czytaj też: Takiej technologii jeszcze nie było. Przetwarzanie CO2 weszło na nowy poziom
Proces uwalniania CO₂ również jest wydajny, bo poprzez podgrzanie materiału do 60°C, dwutlenek węgla jest automatycznie uwalniany, a materiał staje się gotowy do ponownego użycia, co można realizować pona sto razy. Teraz naukowcy widzą potencjał w dalszym udoskonalaniu COF-999, bo obecnie niektóre łańcuchy poliamin w materiale są wykorzystywane w ograniczonym zakresie ze względu na rozmiar porów. Poprzez ich rozszerzenie zespół planuje zwiększyć pojemność CO₂, potencjalnie podwajając wydajność materiału. Jeśli badania zakończą się sukcesem, to tego typu materiały mogą stać się centralnym narzędziem w walce ze zmianami klimatu, jako wyjątkowo wydajne podstawy systemów wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza.