Ett forskarlag, där Lunds universitet ingår, har med hjälp av avancerade material och ultrasnabb laserspektroskopi visat hur man med solens hjälp kan omvandla koldioxid till bränsle. Genombrottet kan bli en viktig pusselbit för att i framtiden minska nivåerna av växthusgaser i atmosfären.

Tönu Pullerits och Kaibo Zheng inspekterar laserspektroskopiuppställningen som användes i studien. Foto: Pavel Chabera

Det solljus som träffar jordklotet under en timme motsvarar i runda tal mänsklighetens totala energiförbrukning under ett helt år. Samtidigt ökar våra globala utsläpp av koldioxid. Att använda solens energi för att fånga upp växthusgasen och sedan omvandla den till bränsle eller någon annan för mänskligheten användbar kemikalie är det många som forskar kring idag, dock finns det ännu ingen tillfredsställande lösning. I en ny artikel som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications har ett internationellt forskarlag, där Lunds universitet ingår, visat en sådan möjlighet.

– I studien används en kombination av material som absorberar ljuset och använder dess energi för att omvandla koldioxid, säger Tönu Pullerits, kemiforskare vid Lunds universitet. Med hjälp av ultrasnabb laserspektroskopi har vi rett ut exakt vad som händer i den processen.

Forskarna har studerat ett poröst organiskt material som kallas COF – kovalent organiskt ramverk. Materialet är känt för att absorbera solljus på ett mycket effektivt sätt. Genom att lägga till ett så kallat katalytiskt komplex till COF lyckades man, helt utan ytterligare energi, omvandla koldioxid till kolmonoxid (CO).

– Omvandlingen kräver två elektroner. När vi upptäckte att fotoner med blått ljus skapade långlivade elektroner med hög energi kunde vi helt enkelt ladda COF med elektroner och fullborda en reaktion, säger Kaibo Zheng, kemiforskare vid Lunds universitet.

Hur kan då dessa resultat komma till nytta? Tönu Pullerits och Kaibo Zheng hoppas att upptäckten i framtiden ska kunna utnyttjas till att utveckla större enheter som på global nivå kan användas för att med solens hjälp suga upp koldioxid ur atmosfären och omvandla den till bränsle eller kemikalier.

– Vi har genomfört två initiala steg med två elektroner på en lång resa. Innan vi kan börja fundera på en koldioxidomvandlare måste många fler steg tas, och förmodligen måste till och med våra två första förfinas. Men vi har identifierat en mycket lovande riktning att ta, säger Tönu Pullerits.

Förutom Lunds universitet har följande lärosäten och organisationer deltagit i studien: DTU, Southwest Petroleum University Chengdu, Tsinghua University Beijing, European XFEL Hamburg, South Valley University Qena.

Studien publiceras i tidskriften Nature Communications: ”Ultrafast charge transfer dynamics in 2D Covalent Organic Frameworks/Re-complex hybrid photocatalyst”.

Filed under: SvenskTeknik