Huikea keksintö: ”Timantteja taivaalta” – hiilidioksidista voi tehdä arvotuotteita

Kasvihuonekaasuja saa pois ilmakehästä.
Tiede 19.8.2015 12:00

Tutkijat ovat pitkään etsineet keinoja, joilla merkittävimmästä kasvihuonekaasusta hiilidioksidista saisi valmistettua hyödyllisiä tuotteita taloudellisella prosessilla.

Näin fossiilisten energianlähteiden polttamisesta syntyvistä savukaasuista erotettu hiilidioksidi tai ilmakehässä valmiiksi oleva hiilidioksidi saataisiin pois lämmittämästä planeettamme ilmastoa.

Nyt George Washington Universityn kemistiryhmä väittää kehittäneensä menetelmän, jonka avulla ilmakehän hiilidioksidista voi suoraan valmistaa erittäin arvokasta hiilinanokuitua niin teollisuudelle kuin kuluttajatuotteisiinkin.

Ryhmä esitteli hiilidioksidin talteenoton ja hyödyntämisen teknologiansa Yhdysvaltain kemiallisen seuran (ACS) 250. vuosikokouksessa Bostonissa.

”Olemme löytäneet keinon käyttää ilmakehän hiilidioksidia tuottaaksemme hyvällä saannolla hiilinanokuituja”, tutkijatiimiä johtava George Washington Universityn Stuart Licht sanoo.

”Tällaisia nanokuituja käytetään lujien hiilikomposiittimateriaalien, kuten Boeing Dreamlinerissa käytettyjen komposiittien, valmistamiseen, sekä korkealuokkaisissa urheiluvälineissä, tuulivoimaloiden lavoissa ja koko joukossa muita materiaaleja.”

Aiemmin samat tutkijat ovat valmistaneet lannoitteita ja sementtiä ilman hiilidioksidipäästöjä.

 

Nyt tutkijaryhmä sanoo, että he voivat muuttaa hiilidioksidin ilmaston lämpenemistä aiheuttavasta ongelmasta resurssiksi, jota tarvitaan nanokuitujen valmistamisessa.

Licht kuvaa lähestymistapaansa ”timanteiksi taivaalta”. Licht viittaa tällä siihen, että timantit ovat hiiltä, ja siihen kuinka arvokkaita heidän ilmakehän hiilestä ja hapesta valmistettavat nanohiiliset tuotteensa ovat.

Koska prosessi on tehokas ja käyttää vain vähän energiaa, se edellyttää vain hieman sähköä ja auringonvaloa mutta paljon hiilidioksidia. Synteesi edellyttää 750 asteen lämpötilan ja sähköä, jota tuotetaan erittäin tehokkaalla aurinkoenergiajärjestelmällä, jossa osa auringonsäteilystä hyödynnetään sähkönä, osa lämpönä.

Licht arvioi, että energiakustannukset tässä prosessissa olisi noin 1000 Yhdysvaltain dollaria tuotettua nanokuitutonnia kohden. Se on satoja kertoja vähemmän kuin lopullisen tuotteen hinta.

”Laskimme, että alle kymmenen prosenttia Saharan autiomaan alueesta riittäisi siihen, että prosessimme voisi poistaa tarpeeksi hiilidioksidia vähentämään ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden esiteolliselle tasolle kymmenessä vuodessa.”

 

Hiilidioksidin poistaminen ilmakehästä riittävän suuressa mittakaavassa voi olla utopia, mutta uudella prosessilla voi olla suuri merkitys ilmaston kannalta, jos nanokuiduilla voidaan korvata tuotteita, joiden valmistus kuluttaa paljon energiaa.

Lichtin työryhmän kehittämä prosessi on vielä kokeellinen, mutta Licht sanoo suurimmaksi haasteekseen sen skaalaamisen suurempaan mittakaavaan ja tuottamaan tasalaatuisia nanokuituja.

”Me suurennamme mittakaavaa nopeasti”, Licht sanoo. ”Pian kykenemme tuottamaan kymmeniä grammoja nanokuitua tunnissa.”

Lichtin mukaan nanokuidun valmistamisessa tarvittava jännite on vain yhden voltin ja lämpötila 750 astetta, kun esimerkiksi alumiinin teollinen valmistus edellyttää 3–5 voltin jännitettä ja tuhannen asteen lämpötilan.