Чтобы сделать из углекислого газа то, что может стать топливом, автор исследования Ларри Кертисс и его коллеги приступили к поиску катализатора — соединения, которое может увеличить химическую активность двуокиси углерода.
Для преобразования углекислого газа из атмосферы в сахар растения используют органические катализаторы — ферменты; исследователи использовали диселенид вольфрама в форме наноразмерных чешуек, что максимизирует площадь поверхности и увеличивает его химическую активность.
Растения используют свои катализаторы для производства сахара, а исследователи из Аргоннской национальной лаборатории пока добились лишь преобразования диоксида углерода в монооксид углерода. Окись углерода (угарный газ) — яд, он тоже является парниковым газом, но уже гораздо более реакционноспособен, чем двуокись углерода. Есть способы преобразования окиси углерода в соединения, которые могут служить топливом, например, в метанол.
Помимо применения метанола в качестве альтернативы бензину существует технология создания на его базе угольной суспензии, распространённой в США под коммерческим названием «метакол» (methacoal). Такое топливо предлагается как альтернатива мазуту, который используют для отопления зданий (топочный мазут). Эта суспензия, в отличие от водоуглеродного топлива, не требует специальных котлов и более энергоёмка. С экологической точки зрения такое топливо имеет меньший «углеродный след», чем традиционные варианты синтетического топлива, получаемого из угля с использованием процессов, где часть угля сжигается во время производства жидкого топлива.
Хотя разработанная американскими исследователями реакция для превращения углекислого газа в окись углерода отличается от того, что встречается в природе, она требует тех же основных условий, что и фотосинтез. Исследовательской группе удалось создать «искусственный лист», в котором может происходить весь путь реакции от CO2 до CO.
Мы сжигаем очень много различных видов углеводородов — уголь, нефть или бензин — разработка экономичного способа сделать химическое топливо «многоразовым» с помощью солнечного света может оказать большое влияние на ситуацию, — отмечает Питер Запол, ещё один автор работы.
Исследование показало, что продемонстрированная реакция проходит с минимальными потерями энергии. Катализатор, диселенид вольфрама, тоже оказался сравнительно долговечным, он работает более чем 100 часов — высокий результат для подобного рода катализаторов.