Mobil, plastboks, paraply, maling, kamera, båt, nylontau, sko, teip, høreapparat, solbriller. Hva har disse tingene til felles? De inneholder materialer laget av olje.

En lang liste med alt vi omgir oss med i hverdagen inneholder stoffer som kommer fra olje. Nå forsøker forskere å hoppe over fossile kilder og lage stoffene som trengs, direkte fra CO2.

Richard H. Heyn jobber i SINTEF og har ledet prosjektet FUTUREFEED som går ut på å finne måter å bruke CO2 i kjemiske prosesser som kan erstatte olje. Men dette er ikke så lett.

For å lage nye stoffer av CO2 må man få de sterke bindingene i CO2 molekylet til å bli svakere eller brytes fullstendig.

- Ettersom CO2 er et så stabilt molekyl, må man tilsette energi for å omdanne det, sier Richard H. Heyn til forskning.no.

En prosess for å gjøre dette går ut på å tilsette varme og trykk sammen med en katalysator og et annet stoff karbonatomene skal reagere med. Da skal man i teorien kunne lage andre og nyttige stoffer. Heyn og kollegaer har blant annet forsøkt å lage stoffer som inngår i plexiglass og bleier gjennom å konvertere CO2.

Men foreløpig må forskerne bruke alt for mye energi i forhold til de resultatene man får. Heyn og kollegaene har riktig nok kommet et steg videre, ved å finne bedre katalysatorer som gjør prosessen mer effektiv, men foreløpig er metoden langt unna å kunne brukes kommersielt.

En ny studie gjort ved ved Rutgers University i USA peker imidlertid på et mulig steg videre.

Har funnet ny metode

Istedenfor å bruke varme og trykk for å sette i gang reaksjoner, har den amerikanske forskergruppa brukt elektrolyse for å konvertere CO2. Stoffet det skal reagere med er noe så enkelt som vann. Dette ligner på kunstig fotosyntese i og med at det brukes energi, CO2 og vann til å danne nye forbindelser.

Forskerne har funnet nye katalysatorer som består av en blanding av fosfor og nikkel – stoffer som er billige og lett tilgjengelig. Dette hjelper reaksjonene til å skje. Ved hjelp av en elektrokjemisk prosess mener de å kunne danne avanserte molekyler som kan lages om til plast og en rekke andre produkter.

Resultatene har de nå publisert i en forskningsartikkel.

- Dette arbeidet demonstrerer at elektrisk energi er ekstremt effektivt, hele 99 prosent, uten at det trengs varmeenergi. Høy temperatur eller høyt trykk er ikke lenger nødvendig. Det hele skjer i romtemperatur i en drivstoffcelle-aktig apparat som kalles en electrolyzer, skriver professor Charles Dismukes, som har ledet arbeidet, på epost til forskning.no.

I tillegg har teamet bedre kunnet styre hvilke stoffer som produseres.

- Gjennombruddet kan lede til at man kan konvertere karbondioksid til verdifulle produkter og råmaterialer som kan brukes i kjemisk industri og legemiddelindustri, mener Dismukes.

Forskerne har tatt patent på elektrokatalysatoren og dannet oppstartsselskapet RenewCO2.

Tror det vil bringe forskningen videre

SINTEF-forsker Richard H. Heyn synes den amerikanske studien er interessant.

– Tror du denne forskningen kan bringe feltet noe videre?

– Det er sikkert. Det kommer til å bli en godt sitert artikkel, vil jeg tro.

En godt sitert artikkel betyr at denne studien vil brukes av andre forskere.

Heyn presiserer at bruk av elektrolyse til å omdanne CO2 ikke er nytt. Men forskerne fra Rutgers har brukt en ny materialtype til dette, og det er det som er interessant.

Heyn sier at de fleste elektronreduksjons-prosesser av CO2 foregår på metaller. Kobber er ofte brukt. Utfordringen med å bruke kobber som elektrode/katalysator er at reaksjonene er uselektive, altså at det dannes mange forskjellige stoffer og det er ikke så gunstig. I prosessen som Rutgers-forskerne har funnet opp kan forskerne bedre styre hvilke produkter som lages.

Men for å helle litt kaldt vann på: De nye molekylene forskerne laget var løst i vann. De må fremdeles finne en måte å separere stoffene fra vannet. I tillegg må prosessen fremdeles bli raskere og kunne oppskaleres.

– Men, dette er grunnforskning, så man skal ikke forvente alt med en gang.

- Viktig i en gyllen fremtid

Heyn forteller at grunnen til at han forsker på omdanning av CO2, er visjonen om et karbonnøytralt samfunn.

– I en gyllen fremtid, når vi har sluttet å bruke kull, olje og gass, må vi fortsatt kunne lage alle de materialene vi trenger, men da kun fra fornybare karbon-kilder. EU ønsker en karbonnøytral økonomi innen 2050. Da må man begynne å se på slike ting nå, hvis vi skal klare det.

– En viktig del av kampen mot kilimaproblemet er å redusere avhengigheten vår av olje og gass. Dermed er essensielt at vi finner måter til å utnytte bærekraftige karbonkilder i produktene våre, sier han.

Referanse:

Karin U. D. Calvinho m.fl: "Selective CO2 reduction to C3 and C4 oxyhydrocarbons on nickel phosphides at overpotentials as low as 10 mV". Energy & Environmental Science, vol. 9 2018. Sammendrag.