هر جا که نمی‌توان از تولید گازهای گلخانه‌ای جلوگیری کرد، باید آنها را به چیزی مفید تبدیل کرد، این رویکرد “گرفتن و استفاده از کربن” نامیده می‌شود. برای این کار به کاتالیزورهای خاصی نیاز است. تا به حال، مشکل این بود که یک لایه کربن به سرعت روی این کاتالیزورها تشکیل می‌شد، به این حالت “کک کردن” گفته می‌شود و کاتالیزور اثر خود را از دست می‌دهد.
گازهای گلخانه‌ای به مواد شیمیایی مفید تبدیل می‌شوند
برای حل این مشکل در دانشگاه صنعتی وین، رویکرد جدیدی اتخاذ شد. نانوذرات فلزی بر روی بلورهای پروسکایت از طریق پیش تصفیه ویژه قرار داده شدند. سپس برهمکنش بین سطح بلور و نانوذرات تضمین می‌کند که واکنش شیمیایی مورد نظر بدون اثر کک‌سازی مخوف انجام شود.
دی اکسید کربن (CO2) و متان دو گاز گلخانه‌ای ساخته شده توسط انسان هستند که در تغییرات آب و هوایی نقش مهمی دارند. هر دو گاز اغلب به صورت ترکیبی برای مثال در نیروگاه‌های بیوگاز به وجود می آیند.
پروفسور کریستف رامشان از مؤسسه شیمی مواد دانشگاه وین می‌گوید: «رفرمینگ خشک متان روشی است که می‌تواند برای تبدیل این دو گاز به گازی سنتزی مفید به طور همزمان استفاده شود. متان و دی‌اکسید کربن به هیدروژن و مونوکسید کربن تبدیل می‌شوند و سپس تولید هیدروکربن‌های دیگر از آنها تا سوخت‌های زیستی نسبتاً آسان به دست آید.»
وی توضیح می دهد: «کاتالیزورهای فلزی که تاکنون برای این فرآیند استفاده شده‌اند، تمایل به تولید نانولوله‌های کربنی دارند. این نانولوله ها به صورت یک لایه سیاه روی سطح کاتالیزور رسوب کرده و آن را مسدود می کنند.»
این تیم اکنون یک کاتالیزور با خواص متفاوت ایجاد کرده است. کریستف رامشان می گوید: «ما از پروسکایت‌ها استفاده می‌کنیم که کریستال‌های حاوی اکسیژن هستند و می‌توانند با اتم‌های فلزی مختلف دوپ شوند. به عنوان مثال، می‌توانید نیکل یا کبالت را در پروسکایت وارد کنید، فلزاتی که قبلاً در کاتالیزور نیز استفاده می‌شدند.»
یک پیش تصفیه ویژه بلور با هیدروژن در دمای حدود ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد به اتم‌های نیکل یا کبالت اجازه می‌دهد تا به سطح مهاجرت کنند و نانوذرات را در آنجا تشکیل دهند. اندازه نانوذرات بسیار مهم است، موفقیت با نانوذرات با قطر ۳۰ تا ۵۰ نانومتر به دست آمده است. سپس واکنش شیمیایی مورد نظر روی این دانه‌های ریز انجام می‌شود، اما در عین حال اکسیژن موجود در پروسکایت از تشکیل نانولوله‌های کربنی جلوگیری می‌کند.
فلوریان شرنک می‌گوید: «ما توانستیم در آزمایش‌های خود نشان دهیم که اگر اندازه مناسب نانوذرات را انتخاب کنید، هیچ لایه کربنی ایجاد نمی‌شود. در واقع کک‌سازی دیگر خطری ندارد. علاوه بر این، نانوذرات پایدار هستند، ساختار کاتالیزور تغییر نمی‌کند، می توان از آن به طور دائم استفاده کرد.»
کاتالیزورهای جدید پروسکایت را می‌توان در هر جایی که متان و دی اکسید کربن به طور همزمان تولید می‌شوند استفاده کرد.
