„Kavez“ je način na koji su naučnici opisali novu vrstu poroznog materijala, jedinstvenog po svojoj molekularnoj strukturi, koji bi mogao da se koristi za hvatanje ugljen-dioksida i drugog, snažnijeg gasa staklene bašte.
Sintetizovan u laboratoriji od strane istraživača u Velikoj Britaniji i Kini, materijal je napravljen u dva koraka, sa reakcijama koje sklapaju blokove trouglaste prizme u veće, simetričnije tetraedarske kaveze – proizvodeći prvu molekularnu strukturu te vrste, tvrdi tim.
Dobijeni materijal, sa svojim obiljem polarnih molekula, privlači i zadržava gasove staklene bašte kao što je ugljen-dioksid (CO 2 ) sa jakim afinitetom. Takođe je pokazao odličnu stabilnost u vodi, što bi bilo kritično za njegovu upotrebu u hvatanju ugljenika u industrijskim okruženjima, iz vlažnih ili vlažnih tokova gasa.
„Ovo je uzbudljivo otkriće“, kaže Mark Litl, naučnik za materijale na Univerzitetu Heriot-Vat u Edinburgu i stariji autor studije, „jer su nam potrebni novi porozni materijali koji bi pomogli u rešavanju najvećih izazova društva, kao što je hvatanje i skladištenje gasova staklene bašte .“
Iako nisu testirani u velikom obimu, laboratorijski eksperimenti su pokazali da novi materijal nalik kavezu takođe ima visoku apsorpciju sumpor heksafluorida (SF 6 ), koji je, prema Međuvladinoj komisiji za klimatske promene, najsnažniji gas staklene bašte.
Tamo gde se CO 2 zadržava u atmosferi 5–200 godina, SF 6 može da visi između 800 i 3.200 godina. Dakle, iako su nivoi SF 6 u atmosferi mnogo niži, njegov izuzetno dug životni vek daje SF 6 potencijal globalnog zagrevanja od oko 23.500 puta veći od CO 2 u poređenju sa više od 100 godina.
Uklanjanje velikih količina SF 6 i CO 2 iz atmosfere, ili njihovo sprečavanje da uopšte uđu u nju, je ono što hitno treba da uradimo da bismo vladali klimatskim promenama.
Istraživači procenjuju da moramo da izvučemo oko 20 milijardi tona CO 2 svake godine da bismo poništili naše emisije ugljenika koje samo rastu.
Do sada su strategije uklanjanja ugljenika uklanjale oko 2 milijarde tona godišnje, ali to su uglavnom drveće i zemljište. Samo oko 0,1 odsto uklanjanja ugljenika, oko 2,3 miliona tona godišnje, je zahvaljujući novim tehnologijama kao što je direktno hvatanje vazduha, koje koristi porozne materijale da apsorbuje CO 2 iz vazduha.
Istraživači su zauzeti osmišljavanjem novih materijala kako bi poboljšali direktno hvatanje vazduha kako bi ga učinili efikasnijim i manje energetski intenzivnim, a ovaj novi materijal bi mogao biti još jedna opcija. Ali da bismo sprečili najgore uticaje klimatskih promena, moramo da smanjimo emisije gasova staklene bašte brže nego što ove tehnologije u nastajanju trenutno mogu.
Ipak, moramo baciti sve što možemo na ovaj globalni problem. Stvaranje materijala tako visoke strukturne složenosti ipak nije bilo lako, čak i ako se molekuli prekursora tehnički sami sastave.
Ova strategija se naziva supramolekularno samosastavljanje. Može da proizvede hemijski povezane strukture od jednostavnijih građevinskih blokova, ali je potrebno malo finog podešavanja jer „najbolji uslovi reakcije često nisu intuitivno očigledni“, objašnjavaju Litl i njegove kolege u svom objavljenom radu.
Što je konačni molekul složeniji, to ga je teže sintetizovati i u tim reakcijama može doći do više molekularnog ‘skremlinga’.
Da bi se uhvatili u koštac sa tim inače nevidljivim molekularnim interakcijama, istraživači su koristili simulacije da predvide kako će se njihovi početni molekuli sastaviti u ovu novu vrstu poroznog materijala. Razmatrali su geometriju potencijalnih molekula prekursora i hemijsku stabilnost i krutost finalnog proizvoda.
Osim svog potencijala da apsorbuje gasove staklene bašte, istraživači sugerišu da bi se njihov novi materijal mogao koristiti i za uklanjanje drugih toksičnih isparenja iz vazduha, kao što su isparljiva organska jedinjenja, koja lako postaju pare ili gasovi sa površina, uključujući unutrašnjost novih automobila.
„Ovu studiju vidimo kao važan korak ka otključavanju takvih aplikacija u budućnosti“, kaže Litl.
