Chiński zespół naukowców ogłosił na łamach prestiżowego pisma „Nature Catalysis” przełomowe rozwiązanie, łączące inżynierię elektrochemiczną z fermentacją mikrobiologiczną. Eksperci z Chińskiej Akademii Nauk podkreślają, że brakowało systemu, który łączyłby bezpośredni wychwyt oceanicznego CO2 z jego natychmiastową konwersją w wartościowy produkt chemiczny.
Oceany pełnią kluczową rolę w stabilizacji klimatu, pochłaniając około 1/3 globalnych emisji dwutlenku węgla z atmosfery. Mimo to, efektywne usuwanie rozpuszczonego w wodzie morskiej węgla i przekształcanie go w użyteczne surowce pozostawało dotąd dużym wyzwaniem.
Od zakwaszenia wody do gazowego CO2
Innowacyjny proces rozpoczyna się od wprowadzenia wody morskiej do reaktora elektrochemicznego. Pod wpływem pola elektrycznego zachodzi rozkład wody, co generuje protony i prowadzi do zakwaszenia roztworu. Ta zmiana pH jest kluczowa – powoduje ona przekształcenie rozpuszczonych w wodzie związków węglanowych w gazowy dwutlenek węgla.
Następnie, za pomocą specjalnej membrany z włókien kapilarnych, gazowy CO2 jest oddzielany i kierowany do drugiego reaktora. Tam, z wykorzystaniem katalizatora na bazie bizmutu, dwutlenek węgla ulega redukcji do kwasu mrówkowego.
Z kwasu mrówkowego do bioplastiku
Kwas mrówkowy staje się półproduktem, który trafia do zmodyfikowanych bakterii Vibrio natriegens. W wyniku fermentacji mikrobiologicznej bakterie przekształcają go w kwas bursztynowy. Związek ten jest fundamentalnym monomerem wykorzystywanym do produkcji poli(bursztynianu butylenu) – PBS, czyli biodegradowalnego tworzywa sztucznego.
Wyjątkowa wydajność i opłacalność
Naukowcy podkreślają, że nowy system charakteryzuje się wyjątkową wydajnością. Podczas testów reaktor przez ponad 530 godzin nieprzerwanie wychwytywał CO2 z naturalnej wody morskiej pobranej z zatoki Shenzhen, osiągając imponującą skuteczność wychwytu na poziomie 70 proc.
Co więcej, koszty operacyjne tej metody są konkurencyjne. Szacowany koszt wychwytu to około 230 dolarów za tonę CO2, co jest porównywalne z najnowocześniejszymi technologiami wychwytu węgla dostępnymi obecnie na rynku. Zespół zaznacza także, że modyfikując szczepy bakterii, możliwe jest wytwarzanie szerokiej gamy innych, cennych dla przemysłu chemikaliów, takich jak kwas mlekowy czy alanina.
Osiągnięcie to zostało pozytywnie skomentowane przez niezależnych ekspertów. Xiang Chengxiang z California Institute of Technology nazwał go „pierwszą demonstracją procesu, który przekształca dwutlenek węgla z oceanu aż do użytecznego surowca wykorzystywanego do produkcji bioplastiku”. Podkreślił również, że kluczowa jest tu „opłacalność” i stabilność powstałego monomeru.
Źródło: wp.pl
Dodaj komentarz