“คุณอาจไม่เคยได้ยินชื่อซินแก๊ส แต่ในทุกวันนี้คุณใช้ผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่ผลิตจากมัน” Erwin Reisner อาจารย์แผนกเคมีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ผู้ใช้เวลาวิจัยเรื่องนี้มานาน 7 ปีแล้วกล่าว “การที่สามารถผลิตซินแก๊สได้อย่างยั่งยืนอาจทำให้วัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกครบวงเกิดความสมดุล และสร้างอุตสาหกรรมเคมีและเชื้อเพลิงที่ยั่งยืน”
ทีมวิจัยสร้างอุปกรณ์ในการผลิตเชื้อเพลิงสะอาดโดยได้แรงบันดาลใจจากการสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นกระบวนการตามธรรมชาติที่พืชใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นอาหาร โดยใบไม้เทียมของพวกเขาประกอบด้วยตัวดูดซับแสงสองชนิดที่ถูกรวมเข้าด้วยกันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากโคบอลต์
เมื่ออุปกรณ์ถูกแช่ในน้ำตัวดูดซับแสงตัวหนึ่งใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาผลิตก๊าซออกซิเจน ส่วนตัวดูดซับแสงอีกตัวหนึ่งดำเนินการปฏิกิริยาเคมีที่เปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และก๊าซไฮโดรเจน แล้วสร้างเป็นซินแก๊ส นักวิจัยพบว่าตัวดูดซับแสงของพวกเขาทำงานได้แม้ภายใต้แสงแดดในระดับต่ำของวันที่ฝนตกหรือสภาพอากาศมืดครึ้ม
“นี่หมายความว่าคุณไม่มีข้อจำกัดในการใช้เทคโนโลยีนี้เฉพาะแค่ในประเทศที่อบอุ่นหรือทำได้เฉพาะในช่วงฤดูร้อนเท่านั้น” Virgil Andrei นักศึกษาปริญญาเอกหนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “คุณสามารถใช้มันตั้งแต่เช้าจรดค่ำได้ทุกที่ในโลก”
งานวิจัยนี้ดำเนินการที่ห้องทดลอง Christian Doppler Laboratory for Sustainable SynGas Chemistry ของมหาวิทยาลัยโดยได้รับเงินสนับสนุนจากรัฐบานออสเตรียและบริษัท Austrian Petrochemical Company ซึ่งกำลังมองหาลู่ทางที่จะทำให้ธุรกิจของพวกเขามีความยั่งยืน
ใบไม้เทียมถูกพัฒนาขึ้นในหลายห้องวิจัยทั่วโลก แต่ส่วนใหญ่ผลิตได้เฉพาะก๊าซไฮโดรเจน ทีมวิจัยบอกว่าเหตุผลที่ใบไม้เทียมของพวกเขาสามารถผลิตซินแก๊สได้เนื่องจากวัสดุและตัวเร่งปฏิกิริยาที่พวกเขาใช้ อันประกอบด้วยตัวดูดซับแสงชนิด Perovskite ซึ่งให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าสูงช่วยในการทำปฏิกิริยาเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ดี ส่วนตัวเร่งปฏิกิริยาพวกเขาเลือกใช้โคบอลต์แทนแพลทินัมหรือเงิน ไม่เพียงเนื่องจากโคบอลต์มีราคาถูก แต่มันยังผลิตก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ดีกว่าอีกด้วย
แม้ว่าการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนอย่างเช่น กังหันลมหรือโซลาร์เซลล์จะมีประโยชน์อย่างมาก แต่ Reisner บอกว่าการพัฒนาเชื้อเพลิงสังเคราะห์ก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากในปัจจุบันไฟฟ้าใช้งานได้ประมาณ 25% ของความต้องการพลังงานทั่วโลกทั้งหมด ยังมีความต้องการเชื้อเพลิงเหลวสำหรับใช้ในการขนส่งขนาดหนักทั้งทางบก ทางเรือ และทางอากาศอีกมาก
ทีมวิจัยกำลังหาวิธีใช้เทคโนโลยีของพวกเขาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเหลวที่สะอาดและยั่งยืนมาทดแทนน้ำมันเบนซินโดยมุ่งเป้าหมายไปที่การสร้างเชื้อเพลิงเหลวในขั้นตอนเดียวแทนที่จะทำซินแก๊สขึ้นมาก่อนแล้วค่อยเปลี่ยนไปเป็นเชื้อเพลิงเหลว
“เรามีเป้าหมายในการสร้างผลิตภัณฑ์แบบยั่งยืนอย่างเช่น อีทานอล ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้อยู่แล้ว” Andrei กล่าว “มันเป็นงานที่ท้าทายในการผลิตมันในขั้นตอนเดียวจากแสงอาทิตย์โดยใช้ปฏิกิริยารีดักชันของคาร์บอนไดออกไซด์ แต่พวกเรามั่นใจว่าพวกเรากำลังเดินไปในทิศทางที่ถูกต้อง และเรายังมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี ดังนั้นเราเชื่อว่าเราจะสามารถสร้างอุปกรณ์ที่ทำให้กระบวนการนี้เป็นจริงได้ในอนาคตอันใกล้”
ข้อมูลและภาพจาก cam.ac.uk, techxplore