Wissenschaftler der Universität Cambridge haben ein künstliches Blatt entwickelt, das mithilfe von Sonnenlicht CO2 und Wasser in Ethanol und Propanol umwandelt. Es handelt sich um den ersten sauberen, gebrauchsfertigen Flüssigkraftstoff aus solarbetriebenem künstlichem Blatt. Dadurch entfällt der Zwischenschritt der Synthesegasherstellung, was die Technologie praktikabler macht und den Weg in eine COXNUMX-freie Zukunft ebnet. Diese Kraftstoffe haben eine hohe Energiedichte und sind einfach zu lagern und zu transportieren.
Forscher haben eine solarbetriebene Technologie entwickelt, die wandelt Kohlendioxid und Wasser in flüssige Brennstoffe umDieser flüssige Kraftstoff aus künstlichem Blatt kann als Drop-in-Kraftstoff direkt in das Auto eingespritzt werden.
Die University of Cambridge Forscher nutzten die Photosynthese, um CO2, Wasser und Sonnenlicht in einem einzigen Prozess in die Multikohlenstoffbrennstoffe Ethanol und Propanol umzuwandeln. Diese sauberen Flüssigbrennstoffe haben eine hohe Energiedichte und sind einfach zu lagern und zu transportieren.
Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen stoßen diese Solarkraftstoffe kein Kohlendioxid aus und sind vollständig erneuerbar. Im Gegensatz zu den meisten Bioethanol-Produktionsstätten werden dadurch keine landwirtschaftlichen Flächen für die Nahrungsmittelproduktion beansprucht. Obwohl sich die Technologie noch im Labor befindet, sind die Forscher überzeugt, dass ihre „künstlichen Blätter“ einen entscheidenden Schritt zur Abkehr von einer auf fossilen Brennstoffen basierenden Wirtschaft darstellen.
Bioethanol wird aus Pflanzen und nicht aus fossilen Brennstoffen gewonnen und gilt daher als sauberere Alternative zu Benzin. Die meisten modernen Autos und Lastwagen fahren mit E10-Benzin, das bis zu 10 % Ethanol enthält. Laut der US-Landwirtschaftsministeriumsind die Vereinigten Staaten der weltweit größte Bioethanolproduzent. Über 45 % des im Land angebauten Maises werden für die Ethanolproduktion verwendet.
Professor Erwin Reisner, sagte der leitende Forscher des Teams, „Biokraftstoffe wie Ethanol sind eine umstrittene Technologie, nicht zuletzt, weil sie landwirtschaftliche Flächen beanspruchen, die stattdessen für den Anbau von Nahrungsmitteln genutzt werden könnten.“
Reisners Forschungsgruppe am Institut für Chemie der Universität Yusuf Hamied entwickelt seit mehreren Jahren kohlenstofffreie und nachhaltige Kraftstoffe, die vom Prozess der Photosynthese inspiriert sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie für den Prozess künstliche Blätter verwenden.
Bislang waren diese solarbetriebenen künstlichen Blätter oder synthetischen Blätter nur in der Lage, einfache Moleküle wie Synthesegas zu produzieren, ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zur Herstellung von Kraftstoffen, Medikamenten, Polymeren und Düngemitteln. Um die Technik jedoch praktikabler zu machen, muss sie in der Lage sein, komplexere Moleküle direkt in einem einzigen solarbetriebenen Prozess herzustellen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit der Vorbereitung von Synthesegas.
Wissenschaftler haben eine Kupfer- und Palladium-basiert Katalysator. Der Katalysator wurde so optimiert, dass das künstliche Blatt komplexere Moleküle, insbesondere die mehrwertigen Alkohole Ethanol und n-Propanol, produzieren konnte. Andere Wissenschaftler haben vergleichbare Moleküle mithilfe von Strom synthetisiert, doch dies ist das erste Mal, dass solch komplexe Chemikalien mit einem künstlichen Blatt ausschließlich mithilfe von Sonnenenergie hergestellt wurden.
Relevante Artikeln: Fluggesellschaft und Luftwaffe arbeiten zusammen, um Düsentreibstoff nur aus Luft und Wasser herzustellen
Dr. Motiar Rahaman, der Erstautor des Artikels, sagte: „Die künstlichen Blätter mit Sonnenlicht zu bestrahlen und aus Kohlendioxid und Wasser flüssigen Brennstoff zu gewinnen, ist ein erstaunliches Stück Chemie.“
Normalerweise entsteht bei der Umwandlung von CO2 in ein anderes chemisches Produkt mithilfe künstlicher Blätter fast immer Kohlenmonoxid oder Synthesegas. Doch hier ist es uns gelungen, allein mit Sonnenenergie einen praktischen Flüssigbrennstoff herzustellen. Das ist ein spannender Fortschritt, der uns völlig neue Wege in unserer Arbeit eröffnet.“
Im Moment ist das Gerät lediglich ein Proof of Concept, mit nur minimale Effizienz zur Herstellung von sauberem FlüssigbrennstoffDie Forscher versuchen, die Fähigkeit der Lichtabsorber zur Absorption von Sonnenlicht zu verbessern und die Fähigkeit des Katalysators zu steigern, mehr Sonnenlicht in Kraftstoff umzuwandeln.
Weitere Anstrengungen sind erforderlich, um das Gerät so zu skalieren, dass es erhebliche Mengen Benzin erzeugen kann. Mit dem technologischen Fortschritt könnte flüssiger Kraftstoff aus künstlichen Blättern bald als nachhaltiger Kraftstoff für alle verfügbar sein.
„Auch wenn noch einiges zu tun bleibt, haben wir gezeigt, wozu diese künstlichen Blätter fähig sind. Es ist wichtig zu zeigen, dass wir über die einfachsten Moleküle hinausgehen und Dinge herstellen können, die uns bei der Abkehr von fossilen Brennstoffen direkt nützlich sind.“ sagte Reisner
Quelle: SciTechTäglich
