Wyłapuje dwutlenek węgla i zamienia w coś przydatnego. To może być przełom

Dotychczasowe metody walki z emisjami były skomplikowane i kosztowne, ponieważ większość systemów konwersji wymagała dostarczenia czystego, skoncentrowanego dwutlenku węgla po wcześniejszym oczyszczeniu gazu.

W realnych warunkach CO₂ występuje bowiem w mieszaninie z azotem i tlenem, przedostając się do atmosfery ze źródeł antropogenicznych – w spalinach z domowych pieców czy instalacji przemysłowych.

Koreańscy naukowcy udowodnili jednak, że procesy wychwytywania i przetwarzania nie muszą być rozdzielone. Dzięki integracji obu tych funkcji w jednej elektrodzie utylizacja CO₂ stała się znacznie prostsza i bardziej efektywna.

Sercem nowej technologii jest trójwarstwowa konstrukcja elektrody. Urządzenie składa się z materiału wychwytującego dwutlenek węgla, arkusza przepuszczalnego papieru węglowego oraz warstwy katalitycznej z tlenku cyny(IV).

Taki układ pozwala gazom swobodnie przepływać przez system, w którym CO₂ zostaje uwięzione, a następnie natychmiast przetworzone w kwas mrówkowy (CH₂O₂). To substancja niezwykle cenna w przemyśle, mająca zastosowanie m.in. w produkcji ogniw paliwowych oraz w wielu procesach produkcyjnych.

„Zintegrowane odzyskiwanie i konwersja CO₂ o niskim stężeniu to kluczowy krok w kierunku neutralności węglowej” – podkreślają autorzy publikacji naukowej, która ukazała się w „ACS Energy Letters”.

Testy przeprowadzone przez inżynierów z Korei Południowej wykazały, że nowa elektroda dyfuzyjna gazu (ang. gas diffusion electrode – GDE), modyfikowana porowatym węglem grafitowym (ONC), funkcjonalizowanym tlenem i azotem, deklasuje dotychczasowe rozwiązania. W warunkach laboratoryjnych, przy dostarczeniu jej czystego gazu osiągnęła wydajność o 40 proc. wyższą niż w przypadku istniejących elektrod do konwersji CO₂.

„Poniżej 15 proc. stężenia gazu CO₂ (bez O₂) GDE modyfikowana przez ONC osiągnęła stopień konwersji CO₂ do kwasu mrówkowego wynoszący 250 μmol/h·cm², 2,5 raza wyższy niż w przypadku czystego GDE, z wydajnością Faradaya rzędu 98 proc. Nawet w spalinach zawierających 8 proc. O₂ zmodyfikowana GDE osiągnęła produkcję kwasu mrówkowego na poziomie 22 μmol/h·cm² (8% FE) przy −1,4 VRHE” – wyjaśniają szczegóły techniczne autorzy badania.

Prawdziwy przełom nastąpił jednak podczas prób z symulowanymi spalinami o składzie typowym dla przemysłu. Podczas gdy konwencjonalne elektrody niemal całkowicie traciły sprawność w takich warunkach, GDE stabilnie generował znaczne ilości kwasu mrówkowego. System radzi sobie nawet przy bardzo niskich stężeniach gazu, odpowiadających tym występującym w zwykłym powietrzu atmosferycznym (ok. 0,04%).

Eksperci z Koreańskiego Instytutu Technologii Energetycznych (KENTECH) podkreślają, że ich praca otwiera drzwi do praktycznego zastosowania wychwytu dwutlenku węgla już bezpośrednio w zakładach przemysłowych, umożliwiając dekarbonizację praktycznie na wstępnym etapie.

Co dalej? Zademonstrowana konstrukcja jest na tyle elastyczna, że w przyszłości podobne projekty mogą zostać zaadaptowane do neutralizacji innych szkodliwych substancji, w tym metanu. To odkrycie przybliża wizję świata, w którym zanieczyszczenia zamiast trafiać do atmosfery, stają się cennym surowcem energetycznym.

Źródło: Donglai Pan, Jaeyeon Yang, Devthade Vidyasagar et al. Integrated Capture and Conversion of Dilute CO₂ Using an Oxygen Tolerant Porous Carbon Modified Gas Diffusion Electrode, ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c03504