Ruđerovci razvijaju materijal za pretvaranje ugljikovog dioksida u metanol

(Foto: Doktorandi Valentina Martinez,Tomislav Stolar i dr.sc. Bahar Karadeniz)

Kako staklenički plin koji zagrijava naš planet pretvoriti u jednostavno gorivo budućnosti pitanje je kojim se bave znanstvenici diljem svijeta

Jedan od industrijski važnih procesa za uklanjanje ugljikova dioksida iz atmosfere je njegovo prevođenje u metanol. Stoga je pronalazak učinkovitog katalizatora, novog materijala, koji bi omogućio ovakvu učinkovitu pretvorbu u fokusu znanstvenika diljem svijeta. »Zeleni« kemičari s Instituta Ruđer Bošković (IRB), u suradnji s kolegama sa slovenskog Kemijskog Inštituta (KI) i Sveučilišta MCGill u Kanadi, razvili su novi materijal za katalitičku pretvorbu ugljikovog dioksida u metanol.

Riječ je o učinkovitoj i okolišno-održivoj mehanokemijskoj sintetskoj strategiji sinteze novog katalitičkog materijala za selektivnu hidrogenaciju ugljikovog dioksida u metanol. Ovi najnoviji rezultati istraživanja objavljeni su u ugledom znanstvenom časopisu ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ koje izdaje Američko kemijsko društvo (ACS), priopćeno je danas iz IRB-a.

Metanol kao gorivo budućnosti?

Prekomjerna upotreba fosilnih goriva rezultirala je značajnim porastom antropogene emisije ugljikovog dioksida i u današnje doba je prepoznata kao jedan je od glavnih uzročnika klimatskih promjena. Jedan od industrijski važnih procesa za uklanjanje ugljikova dioksida iz atmosfere je njegovo prevođenje u iskoristiv kemijski spoj, u ovom slučaju metanol.

Danas već postoji izraz ‘ekonomija metanola’ koja predviđa da će se metanol u budućnosti nametnuti kao ključni spoj za pohranu energije, kao gorivo, te izvor ugljika za sintezu vrijednih spojeva. Učinkovita sinteza metanola iz ugljikovog dioksida predstavlja primjer održive kemijske reakcije dodane vrijednosti, s velikim ekonomskim potencijalom.

Katalitička hidrogenacija ugljikovog dioksida je jedna od industrijski obećavajućih reakcija, ali je bazirana na neselektivnoj kemijskoj reakciji koja ovisno o reakcijskom putu može rezultirati sintezom metanola, ugljikovog monoksida, metana, ili različitih ugljikovodika. Iz toga razloga se konstantno traže i razvijaju katalizatori koji će tu kemijsku reakciju odvesti u željenom smjeru.

Multidisciplinarna suradnja

Kako bi doskočili ovom izazovu doktorandi Tomislav Stolar i Valentina Martinez, dr. sc. Bahar Karadeniz, predvođeni dr. sc. Krunoslavom Užarevićem s IRB-a i dr. sc. Tomislavom Friščićem sa Sveučilišta McGill, razvili su bimetalni porozni koordinacijski materijal korištenjem učinkovite i okolišno-održive sintetske strategije. Ona je temeljena na mehanokemijskoj pripremi bimetalnih metaloorganskih mreža 74 (MOF-74), koju su ova dva tima opisala još 2019. godine

Katalitička svojstva sintetiziranih materijala ispitana su u suradnji sa znanstvenicima s KI-a u Ljubljani, dr. sc. Blažom Likozarom (suvoditelj istraživanja), dr. sc. Gregorom Malim, dr. sc. Anom Bjelić i Anžeom Prašnikarom.

Rezultati su pokazali da bimetalni CuZn-MOF-74 materijal s poroznom uređenom saćastom kristalnom rešetkom ima umjerenu katalitičku aktivnost za sintezu metanola. S druge strane, post-sintetskom mehanokemijskom amorfizacijom istoimenog materijala dobiven je neporozni materijal s defektnim koordinacijskim sferama oko atoma bakra i cinka koji je pokazao višestruko poboljšanje katalitičke aktivnosti te selektivnosti za sintezu metanola.

»Ovo istraživanje je dobar primjer multidisciplinarne i međunarodne suradnje između jakih istraživačkih centara u regiji«, istaknuo je Tomislav Stolar, prvi autor na radu uz kolegu Anžea Prašnikara, te doktorand u Laboratorij za zelenu sintezu IRB-a. Dodao je kako postoji veliki potencijal za prijelaz na održive kemijske procese kroz program Europskog zelenog plana te bi istraživanja u tom smjeru trebala biti među prioritetnima.

POVEZNICA NA RAD: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c21265