Электрокатализаторы — это одни из первых материалов, наряду с ферментами, способные преобразовывать углекислый газ и воду в органические соединения, содержащие от одного до четырех атомов углерода, с эффективностью, превышающей 99 процентов.
Метилглиоксаль (C3) и 2,3-фурандиол (C4), разработанные исследователями, могут служить исходными веществами для производства пластмасс, адгезивов и фармацевтических препаратов. В качестве более безопасной альтернативы токсичному формальдегиду предлагается использовать метилглиоксаль. Данное открытие, связанное с химией искусственного фотосинтеза, описано подробно описано в журнале Energy & Environmental Science.
«По мнению Чарльза Дисмукеса, старшего автора исследования, этот прорыв способен обеспечить преобразование диоксида углерода в полезные продукты и ресурсы для химической и фармацевтической отраслей. Дисмукес – заслуженный профессор кафедр химии и химической биологии, биохимии и микробиологии Ратгерского университета, а также главный исследователь в Ваксманском институте микробиологии.
Ученые ранее установили, что электрохимическое преобразование углекислого газа в метанол, этанол, метан и этилен возможно с достаточно высоким выходом. Однако, по мнению исследователей, данный процесс не является экономически эффективным и слишком дорогостоящим для коммерческого использования.
Однако углекислый газ и вода могут быть преобразованы электрохимическим путем преобразованы в широкий спектр продуктов на основе углерода, используя пять катализаторов из никеля и фосфора, которые дешевы и многочисленны. Выбор катализатора и другие условия определяют, сколько атомов углерода можно комбинировать, чтобы получить молекулы или даже генерировать более длинные полимеры — чем длиннее углеродная цепь, тем ценнее продукт.
В ходе проведенного исследования специалисты Ратгерского университета запатентовали электрокатализаторы и учредили новую компанию RenewCO2. В дальнейшем планируется более глубокое изучение ключевой химической реакции с целью ее применения для получения других востребованных продуктов, например диолов, активно используемых в полимерной индустрии, или углеводородов, которые могут использоваться в качестве возобновляемых видов топлива.