– Projekt sztucznego liścia polega na zaprojektowaniu odpowiedniego układu katalitycznego, który pełniłby funkcjonalnie rolę podobną do naturalnego liścia, czyli odpowiednika procesu fotosyntezy. W procesie fotosyntezy rośliny wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania związków organicznych z dwutlenku węgla, sztuczny liść ma bardzo podobne założenia. Pod wpływem światła chcielibyśmy przetwarzać dwutlenek węgla do produktów bardziej wartościowych, jakichkolwiek związków wysokoenergetycznych, przydatnych bardziej niż sam dwutlenek węgla, który w zasadzie jest odpadem – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje dr Bartłomiej Szyja z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej.

Naukowcy chcą uzyskać z redukcji dwutlenku węgla wysokoenergetyczne produkty, np. metan, metanol, które można ponownie wykorzystać jako paliwa. Projekt wpisuje się w politykę ekologiczną. Obecnie technologie, które wykorzystują paliwa kopalne do wytwarzania energii, produkują znaczne ilości dwutlenku węgla. To zaś przyczynia się do globalnego ocieplenia.

– Celem działającego układu katalitycznego jest otrzymanie paliw, które znowu mogą być wykorzystywane w procesach spalania, znowu będziemy emitowali dwutlenek węgla w tychże procesach spalania, niemniej można rozpatrywać ten proces jako pewnego rodzaju cykl. Wytwarzamy dwutlenek węgla w procesach spalania, potem zwracamy go jako surowiec, dostarczamy energię świetlną do katalizatora i znowu otrzymujemy paliwo, które znowu możemy spalić i znowu otrzymać dwutlenek węgla. W tym cyklu emisja dwutlenku węgla do otoczenia będzie zerowa – podkreśla dr Bartłomiej Szyja.

W naturze dwutlenek węgla zużywany jest w procesie fotosyntezy, gdzie pod wpływem światła i z wykorzystaniem wody jest przetwarzany. Zbyt duże ilości dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery sprawiają, że możliwości absorpcji tego związku są ograniczone. Poziom stężenia w atmosferze głównego gazu cieplarnianego, dwutlenku węgla, stopniowo rośnie. W 2017 roku zostanie przekroczone stężenie 410 cząstek dwutlenku węgla na milion (ppm). Na świecie od lat prowadzone są badania nad utylizacją dwutlenku węgla. W Polsce, na Politechnice Wrocławskiej, naukowcy do tego procesu chcą wykorzystać grafen.

– Grafen jest wykorzystywany w badaniach i projektach głównie ze względu na swoje ciekawe właściwości. Przede wszystkim jest przewodnikiem elektrycznym, ma bardzo ciekawą strukturę molekularną, jest zbudowany w kształcie plastra miodu i jest bardzo cienki, to jego zaleta. Nadaje się do zabezpieczania pewnych powierzchni, do pewnym membran – ocenia ekspert.

Katalizator wykorzystujący grafen ma się składać z dwóch części pełniących te same funkcje co fotosystemy w przyrodzie. Fotoanoda ma pozyskiwać protony i elektrony z cząsteczek wody pod wpływem światła, a katoda – uwodornić cząsteczki dwutlenku węgla z wykorzystaniem protonów i elektronów. Badania będą wspierane symulacją komputerową, która będzie powtórzona w warunkach laboratoryjnych.

– Projekt jest na początku realizacji, ma charakter łączony, teoretyczno-eksperymentalny. Jest część odpowiedzialna za obliczenia, za modelowanie molekularne i część eksperymentalna, która towarzyszy części teoretycznej na zasadzie korzystnego wpływu obydwu części na siebie, tzn. z modelowania molekularnego chcemy uzyskać prognozy co do tego, jak taki układ mógłby działać, a weryfikować te hipotezy chcemy w części eksperymentalnej –wskazuje dr Bartłomiej Szyja.

Obecnie badanie jest w fazie obliczeniowej. Następnie zostanie zaprojektowany odpowiedni katalizator reakcji. Zespół z Politechniki Wrocławskiej otrzymał z programu Opus 11 Narodowego Centrum Nauki  550 tys. zł grantu.