Revoluční materiál COF-999 pro zachycování CO2 ze vzduchu přináší naději v boji s klimatickou změnou

Vědci představili revoluční materiál pro přímé zachycování oxidu uhličitého ze vzduchu, který by mohl významně přispět k řešení klimatické krize. Nová technologie představuje zásadní pokrok v oblasti přímého zachycování uhlíku ze vzduchu (direct air capture, DAC) a nabízí dosud nevídanou účinnost a stabilitu. Jakých výsledků vědci dosáhli?

V centru objevu stojí nově vyvinutý materiál nazvaný COF-999 (covalent organic framework-999). Jde o porézní krystalickou strukturu s pravidelně rozmístěnými vnitřními póry, které jsou vybaveny aminovými skupinami. Tyto skupiny interagují s molekulami CO2 procházejícími materiálem a zachycují je na svém povrchu procesem známým jako adsorpce.

Obrázek: Revoluční materiál COF-999 pro zachycování CO2 ze vzduchu přináší naději v boji s klimatickou změnou

Nový porézní materiál COF-999 s šestihrannou strukturou, kde modré a oranžové kuličky znázorňují zachycené molekuly CO2. Foto: Se souhlasem UC Berkeley

Vzali jsme prášek tohoto materiálu, umístili ho do trubice a nechali jsme jím procházet běžný venkovní vzduch z Berkeley. Výsledek byl ohromující – materiál kompletně vyčistil vzduch od CO2,“ uvedl vedoucí výzkumu profesor Omar Yaghi z Kalifornské univerzity v Berkeley.

200 gramů materiálu dokáže odstranit až 20 kilogramů CO2

Výzkumný tým prokázal, že pouhých 200 gramů nového materiálu dokáže za rok odstranit ze vzduchu až 20 kg oxidu uhličitého. COF-999 vykazuje několik pozoruhodných vlastností. Materiál disponuje vysokou kapacitou zachycení CO2, když dokáže pohltit 0,96 mmol/g v suchých podmínkách, přičemž při 50% relativní vlhkosti se tato hodnota více než zdvojnásobí na 2,05 mmol/g. Proces zachycování CO2 je navíc velmi rychlý – materiál dosáhne poloviny své maximální kapacity již za pouhých 18,8 minuty. Významnou výhodou je také nízká teplota potřebná pro regeneraci materiálu, která činí pouze 60°C. Materiál se také vyznačuje mimořádnou stabilitou, když si zachovává plnou účinnost i po 100 cyklech adsorpce a desorpce.

Obrázek: Revoluční materiál COF-999 pro zachycování CO2 ze vzduchu přináší naději v boji s klimatickou změnou

Zkumavka se žlutým práškem COF-999 vyfocená před charakteristickou zvonicí kampusu UC Berkeley. Foto: Se souhlasem UC Berkeley

Když je materiál nasycen oxidem uhličitým, nastává proces desorpce – uvolnění zachyceného CO2. K tomu stačí materiál zahřát na poměrně nízkou teplotu 60°C. Během tohoto procesu se zachycený CO2 uvolní v koncentrované podobě, což umožňuje jeho další zpracování nebo trvalé uložení pod zem. Po ochlazení je materiál připraven na další cyklus zachycování. Testy prokázaly mimořádnou stabilitu materiálu, který si zachovává plnou účinnost i po 100 takovýchto cyklů adsorpce a desorpce.

Chceme se však CO2 zbavit úplně? To určitě ne. Určitá hladina CO2 v atmosféře je pro život nezbytná. Oxid uhličitý hraje klíčovou roli v lidském těle – reguluje dýchání, pH krve a je nezbytný pro přenos kyslíku do tkání. Rostliny ho zase potřebují pro fotosyntézu. Proto není cílem CO2 z atmosféry zcela odstranit, ale snížit jeho koncentraci na úroveň, která byla v době před průmyslovou revolucí. Tehdy šlo přibližně o 280 ppm. Při této koncentraci fungovaly přírodní systémy Země stabilně po tisíce let a vědci předpokládají, že by snížení hodnot dokázalo opravit řadu přírodních mechanismů.

Dostaneme koncentrace zpátky do dob před průmyslovou revolucí?

Zachycování CO2 z průmyslových zdrojů je způsob, jak zpomalit klimatickou změnu. Přímé zachycování ze vzduchu je metoda, jak se vrátit ke koncentracím CO2, jaké byly před 100 a více lety,“ vysvětluje Zihui Zhou, první autor studie. Současná koncentrace CO2 v atmosféře přesahuje 420 ppm a očekává se její další nárůst až k 500-550 ppm. Technologie jako COF-999 by mohly pomoci snížit tyto hodnoty zpět na 400 nebo dokonce 300 ppm.

Obrázek: Revoluční materiál COF-999 pro zachycování CO2 ze vzduchu přináší naději v boji s klimatickou změnou

Doktorand Zihui Zhou z UC Berkeley se vzorkem 100 miligramů COF-999. Za ním je vidět analyzátor, ve kterém se měřila schopnost materiálu zachytávat CO2 ze směsi napodobující běžný vzduch. Foto: Se souhlasem UC Berkeley

Výzkumný tým plánuje využít techniky strojového učení k dalšímu vylepšení této technologie. „Tento COF má silnou chemicky a tepelně stabilní strukturu, vyžaduje méně energie a prokázali jsme, že vydrží 100 cyklů bez ztráty kapacity. Žádný jiný materiál nevykazuje takové vlastnosti. Je to v podstatě nejlepší materiál pro přímé zachycování CO2 ze vzduchu, jaký současně existuje.

I přes tento významný pokrok zůstává klíčovým krokem v boji proti klimatické krizi snižování emisí a dodržování Pařížské dohody. Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Nature.

Zdroje: 1, 2

Odebírat
Upozornit na
guest
4 Komentářů
nejstarší
nejnovější nejlépe hodnocené
Inline Feedbacks
View all comments
Martin

No, je to pecka, Ale chybí informace, zda je vůbec reálné pro nějaké masivní využití a jak by to vlastně vypadalo. Aby to vůbec mělo při velikosti planety efekt.

TomasRocek

Takže kolik budeme potřebovat milionů tun toho materiálu a kde ho umístíme? Dále mě zajímá, kolik energie a zdrojů je potřeba na výrobu toho množství COF-999. Myslím si, že by na to bylo potřeba tak velkém množství energie a materiálů, že by to muselo roky absorbovat CO2 jen z toho… Číst více »

MIROSLAVCHOVANEC

Přesně tak, jsou to nesmysly. Měli by na globální oteplování pracovat z jiných stran

Gabriela

V Rakousku už jedou zachycení CO2 a světe div se, Evropskou unií tento nápad nezajímá. Zájem má Afrika, Čína a Indie. Vedlejší produkt je tam snad zelený metan. Vypadá to jako FVE. Jinak Italové mají třeba barvu na fasádu, která umí CO2 přetvořit na kyslík. Barva byla chvíli na nějakém… Číst více »

Obrázek: Hořící elektromobil nemusí do bazénu, hasičům stačila speciální deka
Hořící elektromobil nemusí do bazénu, hasičům stačila speciální deka
Obrázek: CERN povede uznávaný fyzik, čekají ho nelehké časy a nový urychlovač částic
CERN povede uznávaný fyzik, čekají ho nelehké časy a nový urychlovač částic
Obrázek: Kolos s výkonem tanku a tichostí odstřelovače: Obří Tatra Force e-Drive Hybrid jezdí na elektřinu i naftu
Kolos s výkonem tanku a tichostí odstřelovače: Obří Tatra Force e-Drive Hybrid jezdí na elektřinu i naftu
Obrázek: Vánoční kampaň O2 je jako prodej hrnců: Nenechte se vystrašit, i 4G telefon může být bezpečný
Vánoční kampaň O2 je jako prodej hrnců: Nenechte se vystrašit, i 4G telefon může být bezpečný
Obrázek: Black Friday letos odstartoval extrémně brzy: Jak si ověřit, že je sleva skutečná?
Black Friday letos odstartoval extrémně brzy: Jak si ověřit, že je sleva skutečná?
Obrázek: Jak vyfotit kometu mobilem? 5 tipů, jak dosáhnout skvělých výsledků
Jak vyfotit kometu mobilem? 5 tipů, jak dosáhnout skvělých výsledků
Obrázek: Jak snadno najít kometu na obloze? S mobilní aplikací ji najdete za pár sekund
Jak snadno najít kometu na obloze? S mobilní aplikací ji najdete za pár sekund
Obrázek: Zaplavila vám elektroniku voda? Do rýže ji nestrkejte. Jak zachránit velké domácí spotřebiče?
Zaplavila vám elektroniku voda? Do rýže ji nestrkejte. Jak zachránit velké domácí spotřebiče?