Oamenii de știință au descoperit prima moleculă care absoarbe gazele cu efect de seră

Postat la: 14.05.2024 |

Cercetătorii au identificat o moleculă care absoarbe gazele cu efect de seră, creând astfel un nou material inovator care ar putea influenţa schimbările climatice. O „cușcă de cuști", astfel au descris cercetătorii un nou tip de material poros, unic prin structura sa moleculară, care ar putea fi folosit pentru a reține dioxidul de carbon și un alt gaz cu efect de seră mai puternic.

Sintetizat în laborator de cercetători din Marea Britanie și China, materialul este realizat în două etape, reacțiile asamblând componente prismatice triunghiulare în cuști tetraedrice mai mari și mai simetrice - producând prima structură moleculară de acest tip, susține echipa.

Materialul rezultat, cu abundența sa de molecule polare, atrage și reține cu mare afinitate gazele cu efect de seră, cum ar fi dioxidul de carbon (CO2). De asemenea, a demonstrat o stabilitate excelentă în apă, ceea ce ar fi esențial pentru utilizarea sa în captarea carbonului în mediul industrial, din fluxurile de gaze ude sau umede.[sursa]

„Aceasta este o descoperire interesantă deoarece avem nevoie de noi materiale poroase pentru a ajuta la rezolvarea celor mai mari provocări ale societății, cum ar fi captarea și stocarea gazelor cu efect de seră.", a declarat Marc Little, cercetător în domeniul materialelor la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh și autor principal al studiului.

Deși nu a fost testat la scară largă, experimentele de laborator au arătat că noul material asemănător cu o cușcă a avut, de asemenea, o absorbție ridicată de hexafluorură de sulf (SF6), care, potrivit Grupului Interguvernamental de Experți privind Schimbările Climatice, este cel mai puternic gaz cu efect de seră.

În timp ce CO2 rămâne în atmosferă timp de 5-200 de ani, SF6 poate rămâne în atmosferă între 800 și 3.200 de ani. Astfel, deși nivelurile de SF6 din atmosferă sunt mult mai scăzute, durata sa de viață extrem de lungă îi conferă un potențial de încălzire globală de aproximativ 23.500 de ori mai mare decât cel al CO2, dacă se compară cu cel al CO2 pe o perioadă de 100 de ani.

Eliminarea unor cantități mari de SF6 și CO2 din atmosferă, sau împiedicarea intrării acestora în atmosferă, este ceea ce trebuie să facem urgent pentru a controla schimbările climatice. Cercetătorii estimează că ar trebui să extragem aproximativ 20 de miliarde de tone de CO2 în fiecare an pentru a anula emisiile de carbon, care sunt în creștere.

Până în prezent, strategiile de eliminare a carbonului elimină aproximativ 2 miliarde de tone pe an, dar acestea sunt în mare parte copaci și soluri care își fac treaba. Doar aproximativ 0,1% din eliminarea carbonului, adică aproximativ 2,3 milioane de tone pe an, se datorează noilor tehnologii, cum ar fi captarea directă a aerului, care utilizează materiale poroase pentru a absorbi CO2 din aer.

Cercetătorii sunt ocupați cu dezvoltarea de noi materiale pentru a îmbunătăți captarea directă a aerului, pentru a o face mai eficientă și mai puțin energofagă, iar acest nou material ar putea fi o altă opțiune. Însă, pentru a evita cele mai grave efecte ale schimbărilor climatice, trebuie să reducem emisiile de gaze cu efect de seră mai repede decât o pot face în prezent aceste tehnologii în curs de dezvoltare.

Cu toate acestea, trebuie să facem tot ce putem pentru a rezolva această problemă globală. Crearea unui material cu o complexitate structurală atât de mare nu a fost totuși ușoară, chiar dacă moleculele precursoare se asamblează singure din punct de vedere tehnic.

Această strategie se numește „autoasamblare supramoleculară". Aceasta poate produce structuri întrepătrunse din punct de vedere chimic pornind de la blocuri de construcție mai simple, dar este nevoie de un reglaj fin, deoarece cele mai bune condiții de reacție nu sunt adesea evidente. Cu cât molecula finală este mai complexă, cu atât devine mai greu de sintetizat.

Pentru a înțelege aceste interacțiuni moleculare, altfel invizibile, cercetătorii au folosit simulări pentru a prezice modul în care moleculele lor de pornire s-ar asambla în acest nou tip de material poros. Ei au luat în considerare geometria moleculelor precursoare potențiale, precum și stabilitatea chimică și rigiditatea produsului final.

În afară de potențialul său de a absorbi gazele cu efect de seră, cercetătorii sugerează că noul lor material ar putea fi utilizat și pentru a elimina alte gaze toxice din aer, cum ar fi compușii organici volatili, care se transformă cu ușurință în vapori sau gaze de pe suprafețe, inclusiv din interiorul mașinilor noi.