Az éves szén-dioxid kibocsátás több mint 36 milliárd tonna volt múlt évben. Az egyre növekedő kibocsátás komoly hatással van az éghajlatra és az óceánok kémhatására is. A szén-dioxid felfogása és más iparilag is hasznosítható anyagokká — például metanollá, amely köztes termékként a vegyiparban, vagy üzemanyagként a közlekedésben is felhasználható — alakítása az egyik lehetséges megoldás a kibocsátás csökkentésére. Az Amerikai Kémiai Társaság szaklapjában megjelent új tanulmány szerint lehetséges egy lépésben a légköri szén-dioxidot metanollá alakítani egy folyamatos és viszonylag alacsony energiaigényű folyamat segítségével, írja a C&ENews.

Az úgynevezett közvetlen levegőből kivonás (direct air capture, DAC) ipari folyamat során a levegőből mindenféle köztes lépés nélkül lehet az alacsony koncentrációban jelen levő szén-dioxidot kivonni. A DAC folyamat rendszerint folyékony aminokat vagy alkáli hidroxidokat (vagy azok oldatait) használ fel viszonylag alacsony hőmérsékleten (általában szobahőmérséklettől néhány száz Celsius fokig), hogy a folyadékban, rendszerint reverzíbilisen, megkösse a szén-dioxid molekulákat. Magas hőmérsékleten (több száz, akár 700–900 °C környékén) aztán ki lehet űzni a megkötött szén-dioxidot, amit ily módon koncentrálva aztán más folyamatokhoz lehet felhasználni — föld alatti tárolókba lehet küldeni vagy akár metanol szintézisre is fel lehet használni. Egy ilyen folyamat azonban eléggé összetett és általában magas az energiaigénye, vagyis már utat kellett keresni.

Egy korábbi projekt során a Southern California Egyetem kutatócsoportja, Surya Prakash vezetésével, már sikeresen kombinálta az amin-alapú szén-dioxid megkötést és az annak metanollá való hidrogénezését, aminek segítségével a szén-dioxid kinyerésének viszonylag energiaigényes köztes lépését lehetett megtakarítani. Az amin-alapú szén-dioxid megkötésnek komoly hátrányai is vannak, hiszen ezek viszonylag könnyen illó anyagok és emellett a levegőben található oxigén hatására könnyen oxidálódnak, aminek hatására elveszítik a szén-dioxid megkötő képességüket.

A csoport megpróbálta az aminokat alkáli-hidroxidokkal felváltani, hiszen ezek rendszerint olcsóbbak is és nagyobb affinitással rendelkeznek a szén-dioxid megkötéséhez. Az utóbbi azonban nem feltétlenül előnyös, hiszen a kísérletek szerint például a kálium-hidroxid olyan erősen kötötte meg a szén-dioxidot [kálium-karbonát formájában, a szerk.], hogy azt aztán sikerült hidrogén segítségével kálium-formiáttá, de lehetetlen volt metanollá redukálni.

A mostani kutatás során sikerült a fenti problémát is megoldani, mégpedig úgy, hogy a kálium-hidroxidot etilénglikolban feloldották. Ezen a 140 fokon tartott oldaton aztán levegőt áramoltattak át, egy ruténium alapú katalizátor és hidrogén jelenlétében. Egy 72 órán át tartó kísérlet során, a szén-dioxid 100%-t sikerült metanollá alakítani.

Bár a kálium-hidroxid nagy részét vissza tudták nyerni, annak kb. 30% különböző mellékreakcióban felhasználódott. A mostani kutatási fázis ezen mellékreakciók kiküszöbölésén fáradozik. A kutatók szerint a következő 2–5 év során sikerült majd ezeket megoldani, és az első ipari szintű alkalmazás is beindulhat majd.

Az ipari alkalmazást az is segíti majd, hogy már most is vannak nagyméretű, hidroxid-alapú szén-dioxid kivonási eljárások, amelyeket viszonylag egyszerű lesz átalakítani úgy, hogy metanolt is elő tudjanak állítani. Egy ilyen kombinált ipari alkalmazás viszonylag egyszerűen lesz telepíthető. Ha megújuló energiaforrásból kinyert árammal táplálják a rendszert, akkor például a felesleges nap- vagy szélenergiát így metanol formájában lehet majd tárolni, miközben a levegő szén-dioxid tartalmát is csökkentik egyben.