Istraživački tim predvođen Pavlom Eliášová s Kemijskog odsjeka Prirodoslovnog fakulteta riješio je problem koji je desetljećima mučio kemičare: bakrov(I) oksid, inače idealan materijal za hvatanje sunčeve svjetlosti, u vodenom okruženju degradira u roku od nekoliko desetaka minuta. Rješenje su pronašli u „nano-sendviču” – spajanjem bakrova oksida s naprednim dvodimenzionalnim materijalima zvanim MXenes i tankim slojem titanijeva dioksida.
Rezultati su objavljeni u časopisu Advanced Energy Materials, a osim Eliášové, na projektu je sudjelovao i Tomáš Hrbek s Fakulteta matematike i fizike.
Od laboratorija do stvarnog svijeta
Ključna prednost novog materijala nije samo učinkovitost, nego i čistoća proizvoda. Dok drugi sustavi često daju mješavinu nusproizvoda, ovaj fotokatodni sustav proizvodi isključivo etanol, što znatno pojednostavljuje potencijalnu industrijsku primjenu. U laboratorijskim uvjetima sustav je radio stabilno tijekom više sati.
„Površinski modificirani MXene u kombinaciji s bakrovim oksidom omogućio nam je da spojimo najbolje od oba materijala. Bakrena baza omogućuje maksimalno iskorištavanje svjetlosne energije, a vodljivi MXene okvir osigurava da materijal ostane aktivan i nakon više sati rada”, objašnjava Eliášová.
Pretvorba ugljičnog dioksida u goriva pomoću sunčeve energije smatra se svetim gralom zelene kemije, no dosadašnji pokušaji često su padali na pitanju trajnosti materijala. Ovaj rad pokazuje da se problem može riješiti pametnim inženjeringom materijala, a ne nužno skupim i rijetkim elementima.
Sljedeći korak istraživača jest testiranje sustava u stvarnim uvjetima dnevnog svjetla i na većoj skali. „U laboratoriju sustav radi vrlo dobro. Sada želimo dodatno ojačati stabilnost cijele fotokatode i početi testiranja u većem mjerilu”, dodaje Eliášová.
Pitanje koje se nameće jest koliko je ova tehnologija stvarno primjenjiva izvan laboratorija. Pretvorba CO₂ u etanol pomoću sunca zvuči obećavajuće, ali put od laboratorijskog prototipa do industrijskog postrojenja dug je i trnovit. Ipak, svaki pomak u ovom području približava nas trenutku kada bi staklenički plinovi mogli postati sirovina, a ne otpad.