A szén-dioxidból előállított tiszta oxigén kutatásának hátterében a Mars kolonizálása áll, de a felhasználási lehetőségek messze túlmutatnak ezen a célon. A legújabb fejlesztések révén a kutatás nemcsak az űripar számára jelenthet áttörést, hanem hozzájárulhat a víz alatti életfenntartás megoldásához, a fejlett lélegeztetőgépekhez, a beltéri levegőtisztításhoz és az ipari hulladékkezeléshez is.

A szén-dioxid kibocsátásának drasztikus csökkentése kulcsfontosságú a globális felmelegedés elleni küzdelemben. Egy ambiciózus kínai kutatócsapat új módszert fejlesztett ki, amely elektrokémiai úton bontja szét a szén-dioxidot oxigénre és elemi szénre, mindezt víz nélkül, akár az űrben is. Ez a hatékony megoldás nem igényel különleges nyomás- vagy hőmérsékleti feltételeket, így széleskörűen alkalmazható lehet a jövő technológiáiban.

Míg a természetes fotoszintézis során a lombos növények szén-dioxidból állítanak elő oxigént és glükózt, a hatékonyságuk nem éri el a kívánt szintet. Az oxigén legnagyobb része vízből származik, a szén-dioxid tényleges bontása eddig technikai kihívásokat jelentett, különösen alacsonyabb hőmérsékleten.

A Nankingi és a Sanghaji Fudan Egyetem kutatói forradalmi eredményt értek el: elektrokémiai eljárással a szén-dioxidot elemi szénre és oxigénre bontották. Az innováció lényege, hogy lithiumot használnak közvetítőként a hidrogén helyett, lehetővé téve a víz nélküli folyamatot. Az elektrokémiai készülékben gáz elektróda, nanoszerkezetű rutén és kobalt (RuCo) katalizátor, valamint fém lítium anód található, ami rendkívüli hatékonyságot biztosít.

Az eljárás során a szén-dioxid a katódba jut, ahol kettős elektrokémiai redukción megy át a lítium segítségével. A reakciók révén először lítium-karbonát, majd lítium-oxid és elemi szén keletkezik, végül a lítium-oxid lítiumionokká és oxigéngázzá alakul.

A továbbfejlesztett RuCo katalizátorral a kutatók több mint 98,6%-os oxigénhozamot értek el, ami jelentősen túlmutat a természetes fotoszintézis teljesítményén.

De nem csupán tiszta szén-dioxidból, hanem különböző arányú szén-dioxidot tartalmazó kevergázokból is sikerült tiszta oxigént előállítaniuk. A kutatások már szimulált füstgázzal és marsi légkör mintájával is teszteltek, ahol a fő összetevő a szén-dioxid volt. Ha a fejlesztés eljut a tömeggyártásig, az óriási lehetőségeket nyit meg az űripar, a víz alatti kutatás, a sürgősségi egészségügyi ellátás, a szellőzőrendszerek, a katasztrófák elleni védekezés és az ipari hulladékkezelés terén.

Ez a technológiai áttörés nemcsak a környezeti válság kezelésében járhat előnyünkre, hanem egy fenntarthatóbb és biztonságosabb jövőt is ígér.