Japán tudósok jöttek rá, hogy hogyan lehet megoldani a hidrogén előállítását drága nemesfémek nélkül. A felfedezés a biomassza-szerű alapanyagoknál is működhet.
A modern technológiai fejlődés és a gyógyszergyártás katalizátorok nélkül elképzelhetetlen, ám ezek előállítása általában bonyolult és költséges folyamat. A Kjúsú Egyetem kutatócsoportjának legújabb felfedezése viszont alapjaiban írhatja át a hidrogéntermelésről alkotott eddigi elképzeléseinket. A szakemberek egy hétköznapi kontrollkísérlet során bukkantak rá egy olyan eljárásra, amelyhez nincs szükség ritka fémekre vagy méregdrága ötvözetekre.
Metanolt, nátrium-hidroxidot és vasionokat kevertek össze, majd az így kapott lúgos elegyet ultraibolya fénnyel világították meg.
Az eredmények minden várakozást felülmúltak: a rendszer jelentős mennyiségű hidrogéngázt termelt, méghozzá olyan hatékonysággal, amely felveszi a versenyt a legmodernebb szerves fémvegyületekkel is.
A véletlen szerepe a laboratóriumban
Ez a felfedezés egy olyan korban, amikor a világ üzemanyag-ellátási válságban él, és még nem adaptálta sikeresen a fosszilis termékek alternatíváit (köztük a hidrogén-üzemanyagot), kincset érhet az új módszer váratlan felfedezése. És miért ne lenne okunk bizakodni a jelentőségében, amikor a múltban olyan fontos vívmányok jöttek létre laboratóriumi véletlenek nyomán, mint a penicillin, a mikrohullámú sütő, a teflon vagy a röntgen?
A japán kutatás eredeti célja is más volt. A tudósok összetett szerves fém-vas komplexek segítségével akartak hidrogént kinyerni, és bár az alkoholok dehidrogénezése közismert folyamat, a gyakorlatban szinte mindig drága katalizátorokat igényel. A kísérlet során viszont kiderült, hogy van más, jelentősen olcsóbb megoldás.
„Hihetetlen szerencse: az egyik kontrollkísérletünkben metanolt, vasionokat és nátrium-hidroxidot kevertünk össze, majd UV-fénnyel világítottuk meg, és azt tapasztaltuk, hogy jelentős mennyiségű hidrogéngáz keletkezett” – osztotta meg a Communications Chemistryben közzétett tanulmány vezető szerzője. Takahiro Matsumoto docens hozzátette, hogy először nem akartak hinni a szemüknek, így többször, újra, meg újra hitelesítették a méréseket. A megállapított termelési sebesség óránként és katalizátor-grammonként 921 millimol lett, ami lényegében felveszi a versenyt a jelenlegi, drága csúcstechnikák eredményeivel.
Asztali kísérletből fenntartható jövő – út az olcsóbb hidrogén felé
A környezettudatos energiatermelés legnagyobb kihívása jelenleg az, hogy a hidrogént még mindig nagyrészt fosszilis tüzelőanyagokból állítják elő. A japán csoport ezért olyan eljárást keresett, amely valóban karbonsemleges alternatívát kínál.
„A hidrogén tiszta energiahordozó, mivel a felhasználásakor nem keletkezik szén-dioxid” – érvelt Matsumoto. A kutató szerint a fenntarthatóság jegyében elengedhetetlen a bőségesen rendelkezésre álló és olcsó elemek alkalmazása a termelésben.
A módszer ráadásul nemcsak metanollal működik.
A vizsgálatok megerősítették, hogy a hidrogén ezzel a megoldással más típusú alkoholokból, sőt biomassza-alapú anyagokból, például glükózból, keményítőből és cellulózból is kinyerhető. Bár utóbbi hordozóknál a katalitikus aktivitás jelenleg még alacsonyabb, a mechanizmus működőképessége bizonyítást nyert. A kutatók szerint a felfedezés egyszerűsége annyira magával ragadó, hogy akár a legfiatalabb korosztályt is a tudományos pálya felé terelheti, hiszen az eljárást – alapvető eszköztárral – bárki képes megismételni.
A címlapkép illusztráció. Fotó: Ogidya / Wikipedia – CC BY-SA 4.0
Rovattámogató …