Současná nejběžnější syntéza etanolu nevyužívající biologický materiál vychází z ethylenu nebo acetalhdehydu (či acetylenu). Nešlo by ale rovnou použít rovnou oxidy uhlíku? Představme si to třeba tak: V přírodě se z CO2 a vody fotosyntézou vytvoří sacharidy, ty se pak zkvasí na alkohol. Proč to nezkusit rovnou?
Matthew Kanan a Christina Li ze Stanford University publikovali v Nature článek právě o takovém postupu. Jejich metoda využívá jako katalyzátoru („elektrokatalyzátoru“) mědi, celá reakce probíhá za normální teploty a tlaku (srovnejte s tepelným rozkladem biomasy, k tomu připočtěte cenu půdy, hnojiv a vody potřebné k vypěstování příslušných rostlin atd. – výhody nového postupu jsou evidentní). Proces probíhá v reaktoru; na rozdíl od běžných měděných elektrod jsou použity měděné elektrody vyrobené z oxidu měďného. Tento proces má elektrodě dát na nanoúrovni jinou strukturu, je zesíťovaná a měděná zrna z původního Cu2O mají v síti dobře definovanou polohu i velikost.
Hlavní problém celé techniky spočívá (alespoň zatím) v tom, že se zde jako výchozí produkt používá nikoliv všudypřítomný oxid uhličitý, ale CO, jímž je nasycena voda obtékající elektrody. Rychlost a výtěžnost reakce je limitována menší rozpustností oxidu uhelnatého, hlavně je ale oxid uhelnatý třeba nějak získat předem…
Jak konkrétně tahle redoxní reakce běží? Uhlík v C2H5OH si můžeme představit jako s oxidačním číslem -2, v CO má 2. Při redoxní reakci se tak musí podobně jako při fotosyntéze uvolňovat kyslík. Prý si to lze představit jako běžnou elektrolýzu vody, kdy na anodě vzniká kyslík, speciální katoda zde ale namísto vzniku vodíku redukuje oxid uhelnatý na etanol. Ke spuštění reakce stačí dodat už velmi malé napětí. Běžná měděná elektroda by sice redukci oxidu uhelnatého snad zvládla také, ale krajně neefektivně.
Výzkumníci by rádi takto zkoušeli vyrábět i další potenciální paliva, třeba propanol (spálením odpovídajícího množství propanolu by se oproti etanolu získalo více energie). I tuto reakci lze provést, ale zatím není efektivní.
Podobné chemické syntézy by mohly být s výhodou napojeny na obnovitelné zdroje; nemusela by se pak tolik řešit nepředvídatelnost jejich výkonu, namísto elektřiny by se energie skladovala v chemické podobě. Lze si představit už i redukci CO2 na CO pomocí energie např. z fotovoltaického článku. A samozřejmě, ještě jednodušší by bylo přimět k reakci rovnou CO2 (obě reakce vypadají podobně).
Na druhé straně je na místě i skepse, protože obdobných nápadů už tu byla celá řada – a aby ne, když na ně slyší poskytovatelé grantů. Proč třeba dosud nemáme článek, který by prostě syntetizoval cukr, podobně jako to provádějí plastidy při fotosyntéze?
Zdroj: Phys.org
