#dobrepriče

Znanstvenica iz Kalifornije kroti stakleničke plinove i pomoću Sunčeve svjetlosti pretvara ih u korisne materijale

  • Autor: Mladen Smrekar
  • Zadnja izmjena 21.09.2020 08:53
  • Objavljeno 21.09.2020 u 08:53
Krotiteljica stakleničkih plinova Shaama Sharada, zvana Interface Woman

Krotiteljica stakleničkih plinova Shaama Sharada, zvana Interface Woman

Izvor: Sciencephoto / Profimedia / Autor: CLAUS LUNAU, Stanford University

Tim istraživača pod vodstvom profesorice Shaame Sharade osmislio je metodu razbijanja CO2 i pretvaranja stakleničkih plinova u korisne materijale poput goriva ili potrošačkih proizvoda. Ovaj proces zahtijeva ogromnu količinu energije pa su u prvu računalnu studiju ove vrste uvrstili velikog saveznika: Sunce

Shaama Sharada, zvana Interface Woman, i njen tim istraživača s Tehničke škole Viterbi pri Sveučilištu Južne Kalifornije pokazali su da ultraljubičasto (UV) svjetlo može biti vrlo učinkovito u pobuđivanju organske molekule, oligofenilena.

Nakon izlaganja UV zračenju oligofenilen postaje negativno nabijeni 'anion', lako prenoseći elektrone u najbližu molekulu, poput CO2. Time ugljični dioksid postaje reaktivan, može se reducirati i pretvoriti u stvari poput plastike, lijekova ili čak namještaja.

'CO2 je jako teško smanjiti, zbog čega desetljećima živi u atmosferi', kaže Sharada, voditeljica laboratorija u čijem radu sudjeluju i njeni studenti. 'Ali ovaj negativno nabijen anion sposoban je smanjiti čak i nešto tako stabilno kao što je CO2. To obećava i zato ga proučavamo', kaže.

Kvantna kemija i genetski algoritmi dio su strategije kojom se koristi istraživački tim profesorice Sharade

Kvantna kemija i genetski algoritmi dio su strategije kojom se koristi istraživački tim profesorice Sharade

Izvor: Licencirane fotografije / Autor: Sharada Lab

Brzo rastuća koncentracija ugljičnog dioksida u atmosferi jedno je od najhitnijih pitanja koja čovječanstvo mora riješiti kako bi izbjeglo klimatsku katastrofu.

Od početka industrijskog doba ljudi su povećali atmosferski CO2 za 45 posto izgaranjem fosilnih goriva i drugim emisijama. Kao rezultat toga, prosječne globalne temperature sada su za dva Celzijeva stupnja više nego u predindustrijskoj eri. Zahvaljujući stakleničkim plinovima poput CO2, Sunčeva toplina ostaje zarobljena u atmosferi, zagrijavajući Zemlju.

Shaama Sharada s članovima tima koji želi ukrotiti stakleničke plinove

Shaama Sharada s članovima tima koji želi ukrotiti stakleničke plinove

Izvor: Licencirane fotografije / Autor: Sharada Lab

Mnogi istraživački timovi istražuju metode za pretvaranje CO2 zarobljenog emisijama u goriva ili sirovine na bazi ugljika za potrošačke proizvode u rasponu od farmaceutskih do polimera.

Postupak se tradicionalno koristi toplinom ili električnom energijom s katalizatorom kako bi se ubrzala pretvorba CO2 u proizvode. Međutim takve metode često su energetski intenzivne, što nije idealno za postupak kojem je cilj smanjenje utjecaja na okoliš. No korištenje Sunčeve svjetlosti privlačno je jer je energetski učinkovito i održivo.

'Većina drugih načina uključuje upotrebu kemikalija na bazi rijetkih metala koji su skupi, teško ih je pronaći i potencijalno mogu biti toksični', objašnjava Sharada.

Alternativa je pronađena u upotrebi organskih katalizatora na bazi ugljika. I upravo se time bavi Sharadin istraživački tim. Koriste simulacije kvantne kemije ne bi li razumjeli kako se elektroni kreću između katalizatora i CO2 i tako identificirali one najodrživije za ovu reakciju.

Interface Woman Shaama Sharada naziva ugljični dioksid, glavnog krivca za globalno zatopljenje, 'vrlo sretnom molekulom'

Interface Woman Shaama Sharada naziva ugljični dioksid, glavnog krivca za globalno zatopljenje, 'vrlo sretnom molekulom'

Izvor: Sciencephoto / Profimedia / Autor: Science Photo Library

Riječ je o prvoj računalnoj studiji ove vrste jer nitko dosad nije istražio osnovni mehanizam premještanja elektrona iz organske molekule poput oligofenilena u CO2. Tim je otkrio da se sustavne modifikacije oligofenilenskog katalizatora mogu provoditi dodavanjem skupina atoma. Oni teže potiskivanju elektrona prema središtu katalizatora kako bi ubrzali reakciju.

Pred Sharadinim timom niz je velikih izazova...

'Vrlo malo toga događa se u vidljivom spektru. Treba vam UV svjetiljka da biste postigli reakciju', kaže Sharada.

Njen tim sada istražuje strategije dizajniranja katalizatora koje omogućavaju velike brzine reakcija i usput pobuđuju molekule vidljivim svjetlom, koristeći i kvantnu kemiju i genetske algoritme.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!