Dobijanje goriva od sunčeve svetlosti

20.11.2025

Okean je najveći dinamički kolektor ugljenika na Zemlji, koji apsorbuje 400 miliona tona ugljen-dioksida svake godine kroz kontinuiranu razmenu s atmosferom. Istraživači s Univerziteta Yale sada su razvili efikasan sistem za vađenje i pretvaranje rastvorenog ugljen-dioksida u čista goriva i korisnu industrijsku sirovinu. Ovo otkriće, objavljeno u časopisu Nature Communications, moglo bi da pretvori morsku vodu u održivi izvor proizvoda od ugljenika, istovremeno pomažući u balansiranju nivoa ugljen-dioksida u okeanima.

Foto: Proboj istraživača s Univerziteta Yale objavljen u časopisu Nature Communications mogao bi da pretvori morsku vodu u održivi izvor proizvoda ugljenika, a istovremeno pomogne u balansiranju nivoa ugljen-dioksida u okeanima. 
Izvor: Jernej Kovač

Profesor Šu (Shu) Hu s Odeljenja za hemijsko i ekološko inženjerstvo i član Instituta za energetske nauke Univerziteta Yale, koji je vodio projekt, opisuje sistem kao „solarno uslovljeno hvatanje i konverziju ugljenika iz okeana“. Jednostavnije, radi se o „proizvodnji goriva iz sunčeve svetlosti“. Tim koristi sunčevu svetlost za pretvaranje rastvorenog ugljenika u morskoj vodi u sintezni gas koji sadrži ugljen-monoksid i vodonik. Ovo svestrano jedinjenje služi kao ključni gradivni blok za proizvodnju vrednih industrijskih hemikalija i goriva. 

Prethodni pokušaji da se iskoristi solarna energija za pretvaranje rastvorenog ugljenika u morskoj vodi u korisne proizvode naišli su na velike prepreke. Zbog izuzetno niske koncentracije karbonatnih jona u morskoj vodi, teško je postići visoku energetsku efikasnost i selektivno formiranje proizvoda. Pored toga, postojeći reaktori su ograničeni na laboratorijske eksperimente. Da bi se zaista iskoristio ugljen-dioksid iz morske vode, pored katalizatora je potreban i dizajn reaktora koji omogućava kontinuirani rad u velikom obimu. 

S fotoelektrohemijskim uređajem do proboja 

Na osnovu znanja i iskustva Huove grupe u oblasti projektovanja fotokatalize i reaktora koji maksimalno koristi svetlost za hemijsku konverziju, razvili su novi fotoelektrohemijski uređaj. On koristi samo sunčevu svetlost za pretvaranje rastvorenog ugljenika u morskoj vodi, uglavnom bikarbonata, u sintetički gas. Proces oponaša rad fotosinteze u morskim ekosistemima i postiže efikasnost konverzije solarne energije u gorivo od 0,71%, što je slično efikasnosti konverzije ugljenika morskih algi. Još više iznenađuje otkriće tima da uprkos koncentraciji karbonata u morskoj vodi, koja je blizu nule, selektivnost reakcije može u velikoj meri da utiče na protok u reaktoru. U statičkoj morskoj vodi, sadržaj ugljen monoksida u proizvodu bio je samo 3%. Međutim, pod kontrolisanim uslovima protoka, udeo ugljen-monoksida u reaktoru povećan na 21%. 

„Radi kao potpuno sinhronizovani relej“, objašnjava dr. Ksiang Ši (Shi), koautor studije i diplomirani student u Huovoj laboratoriji. „Anoda prenosi protone i ugljen-dioksid na katodu, koja zatim ubrzava dostizanje cilja – konverzije. Ovaj timski rad efikasno dovodi celu reakciju do kraja. To je postignuto dizajniranjem reaktora tako da struja prvo prolazi kroz anode, gde voda oksidira i oslobađaju se protoni. Ovi protoni se prenose strujom i pokreću kaskadu reakcija koje pretvaraju bikarbonat u rastvoreni ugljen-dioksid, koji se zatim prenosi na katode nizvodno i redukuje“, zaključuje dr. Ksiang Ši. 

Ovim pristupom dizajnirali su proces prenosa mase reakcije i regulisali protok koji dopire do površine elektrode. Na taj način su uspeli ne samo da uklone ugljen-dioksid iz morske vode, već i da koriste sunčevu svetlost za direktnu proizvodnju goriva iz okeana. 

Istraživači planiraju da ubuduće poboljšaju tehnologiju sistema i na kraju ga nadograde u veliki industrijski reaktor. Modularni dizajn reaktora omogućava da se ove protočne ćelije sastave u plutajuće nizove veličine kvadratnog metra. Ovi plutajući reaktori koriste prirodno kretanje plime i okeanske struje za pasivnu cirkulaciju morske vode kroz sistem. Dok morska voda teče kroz reaktore, oni kontinuirano pretvaraju rastvoreni ugljen-dioksid u sintetički gas pod sunčevom svetlošću, koji može da se sakuplja i transportuje u industrijska postrojenja za dalju upotrebu u hemijskoj sintezi ili proizvodnji goriva. 

„Nadamo se da ćemo moći da izgradimo velike plutajuće reaktore na moru, tako da možemo direktno koristiti sunčevu svetlost i morsku vodu za proizvodnju solarnih goriva“, objasnio je prof. Hu izglede za nastavak. 

Izvor: Jernej Kovač