Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Concordia ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο παραγωγής προηγμένων καταλυτικών υλικών που απαιτεί πολύ μικρότερες ποσότητες νερού και χημικών ουσιών σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές. Η καινοτόμος διαδικασία θα μπορούσε να συμβάλει στη δημιουργία πιο φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών καθαρής ενέργειας.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Synthesis & Catalysis, επικεντρώθηκε στα διπλά υδροξείδια με στρωματική δομή (Layered Double Hydroxides – LDHs), μια κατηγορία υλικών με σημαντικές εφαρμογές στην επεξεργασία νερού, στα ηλεκτρονικά συστήματα και στις τεχνολογίες μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα σε χρήσιμες χημικές ε νώσεις.
Παραγωγή με ελάχιστη χρήση νερού
Οι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής των LDHs απαιτούν μεγάλες ποσότητες νερού, διαλυτών και χημικών πρόσθετων, γεγονός που αυξάνει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της διαδικασίας. Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που βασίζεται στην ανάμειξη μέσω συντονισμένης ακουστικής ενέργειας.
Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί δονήσεις υψηλής συχνότητας για την ανάμειξη των υλικών αντί για μεγάλες ποσότητες υγρών. Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει τρεις διαφορετικούς τύπους LDH χρησιμοποιώντας μόνο ένα μικρό μέρος του νερού που απαιτούν οι συμβατικές διαδικασίες.
Υλικά για μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα
Μετά την παραγωγή τους, οι ερευνητές εξέτασαν τη χημική δομή, τη σταθερότητα και τις ιδιότητες απορρόφησης φωτός των νέων υλικών. Στη συνέχεια δοκίμασαν την ικανότητά τους να μετατρέπουν διοξείδιο του άνθρακα σε άλλες ενώσεις υπό υπεριώδη ακτινοβολία.
Και τα τρία υλικά παρουσίασαν ικανότητα μείωσης του διοξειδίου του άνθρακα, ενώ τα LDH που περιείχαν νικέλιο και σίδηρο εμφάνισαν την καλύτερη απόδοση. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι η ακριβής ρύθμιση της ποσότητας νερού και αντιδραστηρίων κατά την παραγωγή μπορούσε να επηρεάσει τη δομή των κρυστάλλων και τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των υλικών.
Προοπτικές για καθαρότερες τεχνολογίες
Η νέα τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα και να προσφέρει έναν πιο αποδοτικό τρόπο παραγωγής καταλυτών για τεχνολογίες δέσμευσης άνθρακα, παραγωγής καθαρών καυσίμων και βιώσιμων χημικών διεργασιών.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η μείωση της κατανάλωσης νερού και χημικών κατά την παραγωγή τέτοιων υλικών αποτελεί σημαντικό βήμα προς πιο πράσινες βιομηχανικές διαδικασίες.
