Ερευνητές από αυστραλιανά πανεπιστήμια και διεθνή ερευνητικά κέντρα, αξιοποιώντας τις προηγμένες εγκαταστάσεις του Αυστραλιανού Σύγχροτρον, ανέπτυξαν μια ηλιακή μέθοδο για τη μετατροπή της γλυκερόλης – ενός φθηνού παραπροϊόντος από την παραγωγή βιοντίζελ- σε καθαρό υδρογόνο και χρήσιμες χημικές ουσίες.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Applied Catalysis B: Environment and Energy, προσφέρει νέες δυνατότητες για την αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη μείωση του βιομηχανικού κόστους.
Βιοντίζελ:Η πρόκληση της γλυκερόλης και ο φωτοκαταλύτης
Η βιομηχανία βιοντίζελ παράγει τεράστιες ποσότητες γλυκερόλης ως παραπροϊόν, η εμπορική αξία της οποίας είναι ιδιαίτερα χαμηλή. Ωστόσο, η ουσία αυτή μπορεί να μετατραπεί σε πολυτιμότερα προϊόντα, όπως η γλυκεραλδεΰδη και η διυδροξυακετόνη, οι οποίες βρίσκουν εφαρμογές στη χημική και φαρμακευτική βιομηχανία.
Για την επίτευξη αυτής της μετατροπής, οι επιστήμονες σχεδίασαν έναν φωτοκαταλύτη βασισμένο σε θειούχο ίνδιο και ψευδάργυρο, ο οποίος τροποποιήθηκε με μικρές ποσότητες νικελίου και κοβαλτίου. Υπό την επίδραση του ορατού φωτός, η προσθήκη αυτών των μετάλλων αύξησε τον ρυθμό παραγωγής υδρογόνου κατά περίπου δέκα φορές, κατευθύνοντας ταυτόχρονα τη χημική αντίδραση προς την παραγωγή πολυτιμότερων οργανικών ενώσεων.
Δυναμική παρακολούθηση της κατάστασης του καταλύτη
Για να κατανοήσουν τον ακριβή μηχανισμό δράσης του καταλύτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές φασματοσκοπίας ακτίνων Χ (XAS) απευθείας κατά τη διάρκεια της αντίδρασης (in situ).
Με τη μέθοδο αυτή παρατήρησαν σε πραγματικό χρόνο – σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο – πώς τα άτομα νικελίου και κοβαλτίου αλλάζουν χημική κατάσταση όταν ενεργοποιούνται από το φως και πώς η διαδικασία αυτή αντιστρέφεται όταν το φως απομακρύνεται.
Συνδυάζοντας τα δεδομένα αυτά με υπέρυθρη μικροσκοπία σύγχροτρον για την παρακολούθηση των μορίων στην επιφάνεια του καταλύτη, η ομάδα κατάφερε να αποκρυπτογραφήσει τις οδούς των χημικών αντιδράσεων. Η τεχνική αυτή ανοίγει τον δρόμο για τον σχεδιασμό αποδοτικότερων φωτοκαταλυτικών συστημάτων, συνδυάζοντας την παραγωγή καθαρού υδρογόνου με την αξιοποίηση βιολογικών αποβλήτων.
