A szén-dioxidból létrehozott tiszta oxigén kutatása nemcsak a Mars meghódításának célját szolgálja, hanem sokkal szélesebb alkalmazási területeken is jelentős előnyöket kínál. Az űripar mellett ilyen területek a vízalatti létfenntartás, modern légzőgép technológia, beltéri levegőtisztítás, valamint az ipari hulladékok kezelése.

A globális felmelegedés megfékezésében a szén-dioxid kibocsátás drasztikus csökkentése kulcsszerepet játszik. Egy kínai kutatócsoport új elektrokémiai eljárást fejlesztett ki, amely közvetlenül bontja le a szén-dioxidot szénné és oxigénné. A tudósok állítása szerint a folyamat víz alatt, vagy akár űrbeli körülmények között is megvalósítható, szigorú hőmérsékleti vagy nyomásfeltételek nélkül.

Bár a fák és növények fotoszintézis során oxigént és glükózt állítanak elő szén-dioxidból, e folyamat hatékonysága elmarad a kutatók által kifejlesztett elektrokémiai módszerek mögött. A fotoszintézis során képződő oxigén valójában nem közvetlenül a szén-dioxidból, hanem vízből is származik, míg a szén-dioxid bontásának technikai végrehajtása eddig nem bizonyult lehetségesnek kis hőmérsékleten.

Az új eljárás lényege, hogy a Nankingi és Sanghaji Fudan Egyetem kutatói a szén-dioxidot elemi szénre és oxigénre bontják lítium segítségével, mellőzve ezzel a vízfogyasztást. Ehhez egy speciális elektrokémiai készüléket fejlesztettek ki, amely gáz-elektródát, nanoszerkezetű ruténium és kobalt (RuCo) társkatalizátort, valamint fémes lítium anodot tartalmaz.

A szén-dioxid a katódba jut, ahol kéttépcsős elektrokémiai redukción megy át lítium segítségével. Kezdetben lítium-karbonát keletkezik, amelyből további reakcióval lítium-oxid és elemi szén alakul ki, végül pedig az oxidációs folyamat során a lítium-oxid lítiumionokká és oxigéngázzá alakul. A többszörös fejlesztés révén a kutatók már több mint 98,6%-os oxigénhozamot értek el, ami messze meghaladja a természetes fotoszintézis hatékonyságát.

Ezek mellett a kutatók nemcsak tiszta szén-dioxidból, hanem különböző arányú szén-dioxidot tartalmazó kevert gázokból is sikeresen állítottak elő oxigént. Különböző kísérletek során szimulált füstgáz, szén-dioxid/oxigén elegy, valamint a marsi légkör főkombinációját is használták, amelynek légnyomása kevesebb mint egy százaléka a földinek. A készülék tömeggyártása új lehetőségeket nyithat meg az űripar, a vízalatti kutatás, az egészségügy, a szellőzőrendszerek fejlesztése, valamint a katasztrófavezetés és ipari hulladékok kezelése területén.

A kutatás jelentős támogatása hozzájárulhat egy fenntarthatóbb jövő kialakításához, felgyorsítva a tiszta energiaforrások fejlesztését, így a leghalványabb reményekre is fényt deríthet falsiporozott ránk váró globális problémák megoldásához.