Kilépnek a laboratóriumból a Szegedi Tudományegyetem kutatói, Janáky Csaba és csapata olyan reaktort fejleszt, amely alternatív energiaforrások igénybevételével működik, ipari méretben is alkalmazhatóvá tehető, ráadásul a szén-dioxidot még azt megelőzően hasznos anyaggá alakítja, mielőtt az a levegőbe kerülne. Az SZTE-kutatóinak új eredményeit a Joule és az ACS Energy Letters szaklap is tálalja – írja közleményében a Szegedi Tudományegyetem.
Mit kezdjünk az autók kipufogógázaiból, az erőművekből és a gyárkéményekből a levegőbe jutó, egyre gyarapodó mennyiségű szén-dioxiddal? Ez napjaink egyik legnagyobb kihívása.
Még mielőtt a levegőbe kerülne, a szén-dioxid hasznos anyaggá alakítható egy olyan berendezéssel, ami a kémények mellé telepíthető. Ráadásul ezek a Janáky Csaba, a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kar munkatársa és kutató-csoportja által tervezett és fejlesztendő eszközök alternatív energiaforrások igénybevételével képesek hidrogént előállítani, vagy szén-dioxidot átformálni a vegyipar számára hasznos anyagokká. A 2018. novemberében közmeghallgatáson is bemutatott szén-dioxid átalakító reaktornak a megvalósításához vezető út része az a két közlemény, amely 2019 júliusában a Joule és az ACS Energy Letters című szaklapban keltett komoly tudományos érdeklődést.
Milyen katalizátort érdemes használni a szén-dioxid átalakításához? A kérdésre több ezer közlemény kísérel meg választ adni. E sokaságon belül mérföldkőnek számít a Janáky Csaba által irányított 6 kutatónak a Joule című szaklapban megjelent friss cikke.
Eltérő, hogy egy-egy katalizátoron milyen sebességgel lehet átalakítani a szén-dioxidot, illetve hogy a segítségével a vízből milyen gyorsan lehet hidrogént előállítani. A szegedi kutatók kiderítették: nem csupán a katalizátor aktivitása különbözik, hanem az is, hogy milyen e két folyamat sebességének egymáshoz viszonyított aránya. Ezt befolyásolja a katalizátor alakja. A „nitrogénnel adalékolt szenek” katalizátor-családra fókuszált szegedi kísérletek bizonyították: a sima felületű katalizátoron döntően hidrogén fejlődött, a lyukacsos felületű elektródon döntően szén-dioxid redukálódott.
Az SZTE tudósai arra hívják föl kutatótársaik figyelmét, hogy a katalizátor morfológiája döntő a kísérleti eredmények értelmezésekor is. A gyakorlati élet szempontjából fontos üzenetük pedig az, hogy a porozitás változtatásával, optimalizálásával javítható a különböző katalizátorok aktivitása, vagyis növelhető a szén-dioxid-hasznosítás teljesítménye.
A szegedi kutatók hidrogénfejlesztésre és a szén-dioxid átalakítására nemcsak katalizátorokat és katalizátor előállítási módszereket fejlesztettek, hanem elkészítették azokat a laboratóriumi szinten már kiválóan működő cellákat is, amelyek a későbbi méretnövelés alapját képezik.
– Ez az első olyan szén-dioxid átalakító elektrokémiai cella, ahol több réteget kapcsolunk össze egy-egy cellában – jelentette be Janáky Csaba. A helytakarékos és költséghatékony megoldás elveit az ACS Energy Lettersben, e tudományos lapban publikálták. Két termék létrehozásának elveit írják le. Az egyik a szintézisgáz, ami szén-dioxid és hidrogén elegye, sok vegyipari folyamat kiindulási anyaga. A másik az etilén, ami a petrolkémia és a műanyagipar fontos alapanyaga.
Az SZTE kutatói és ThalesNano Zrt. mérnökei által közösen kidolgozott módszer előnye, hogy a különleges cellába tett katalizátor milyenségétől függően egyéb, az értékláncba illő vegyipari vagy tüzelőanyag is előállítható szén-dioxidból, az ipari partner szempontjai alapján. Újdonság, hogy az SZTE kutatói kiléptek a laboratóriumból, a reaktor-, és berendezés fejlesztésben specialista együttműködő partnerükkel, a ThalesNano Zrt.-vel együtt értek el eredményt. Az ipari méretű technikai és műszaki megvalósíthatóságot szabadalom rögzíti, és a további méretnövelést folytatják az ipari partnerekkel közösen.
Nyitókép: lakóházak a Veszprém megyei Vigántpetend határában 2019. április 20-án. Fotó: Szűcs Dániel / Szegeder