Zespół z UW przekształca odpady w przyszłość elektromobilności i elektroniki. Nowy katalizator pozwala tworzyć baterie i bioplastiki z odpadów.
To, co do tej pory było wielkim problemem, może stać się ratunkiem dla planety i motorem rozwoju nowoczesnych technologii. Zespół z Uniwersytetu Warszawskiego opracował nanokatalizator, który przekształca odpadowy glicerol i dwutlenek węgla w cenny surowiec wykorzystywany w bateriach, bioplastikach i farmacji. Nasi rodacy znaleźli sposób, by odpady stały się paliwem przyszłości.
Katalizator, który zamienia odpady w surowiec
Jak czytamy na łamach Nauka w Polsce, naukowcy z Wydziału Chemii UW z pomocą nowego nanokatalizatora potrafią w łagodnych warunkach (bez wysokiego ciśnienia i toksycznych reagentów) przekształcać dwa rodzaje odpadów: dwutlenek węgla, główny gaz cieplarniany, oraz glicerol, czyli uboczny produkt wytwarzania biopaliw. W efekcie powstaje węglan glicerolu (GLC).
Jest to niezwykle cenny związek chemiczny używany w produkcji baterii litowo-jonowych, bioplastików, kosmetyków i leków. To właśnie ta zdolność podwójnego oczyszczania środowiska, czyli wykorzystania odpadów zamiast surowców pierwotnych, czyni wynalazek z Warszawy przełomowym.
– Opracowany katalizator pozwala prowadzić reakcję w warunkach umiarkowanego ciśnienia i temperatury, które można odtworzyć w standardowych reaktorach przemysłowych. Nie ma etapów, które ograniczałyby produkcję w większej skali – podkreśla dr hab. Michał Wójcik, współautor badań.
Nowy katalizator oparto na strukturach MOF (metal-organic frameworks), czyli tzw. szkieletach metaloorganicznych. Są to materiały, które tworzą trójwymiarową sieć mikroskopijnych porów i kanałów, idealnych do zatrzymywania cząsteczek gazów lub cieczy. Właśnie za ich badanie przyznano w tym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Zespół z UW opracował własną odmianę MOF-u zawierającą pierwiastek cer (Ce-MOF), w którego mikroskopijnych porach umieszczono nanoklastry palladu i miedzi. Tak powstał materiał PdCu@MOF-Ce, który działa jak mikroskopijna fabryka – każdy atom metalu aktywnie uczestniczy w reakcji, przetwarzając odpady w surowce.
Z odpadów do baterii przyszłości
Powstający w reakcji katalizowanej przez nowy materiał węglan glicerolu ma najważniejsze znaczenie dla przyszłości zielonej energetyki. Jest stosowany jako rozpuszczalnik i stabilizator elektrolitów w bateriach litowo-jonowych, które napędzają współczesne samochody elektryczne, drony i urządzenia mobilne.
Co więcej, GLC wykorzystywany jest także w produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, co świetnie wpisuje się w światowy trend ograniczania plastiku. Oznacza to, iż z jednego procesu można uzyskać surowiec zarówno dla elektromobilności, jak i zielonej chemii.
Do tej pory produkcja GLC była kosztowna, energochłonna i wymagała czystych, drogich reagentów. Nowy katalizator z UW skutecznie eliminuje te bariery – działa przy niższej temperaturze i ciśnieniu, nie zanieczyszcza środowiska i może być wielokrotnie używany.
Polski patent na czystą chemię
Nowy nanomateriał powstał we współpracy z Uniwersytetem w Lund w Szwecji, a jego technologia została objęta ochroną patentową Uniwersytetu Warszawskiego. Co istotne, zespół planuje dalszy rozwój koncepcji, testując tańsze metale oraz inne reakcje z udziałem CO2, które mogłyby przynieść równie wartościowe produkty.
Zdecydowanie jest to przykład tych badań, które łączą naukową precyzję z praktycznym zastosowaniem. Zespół z UW nie tylko udowodnił, iż odpady mogą stać się cennym surowcem, ale także zaprojektował proces możliwy do wykorzystania w przemyśle. jeżeli uda się wdrożyć technologię na szerszą skalę, baterie przyszłości mogą powstawać dosłownie ze śmieci. Można powiedzieć, iż naukowcy przetworzyli problem w rozwiązanie. I to całkiem sensowne.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
