Image
ung kvinne med skjermer og teknisk utstyr, mann og kvinne samtaler i bakgrunnen

Mathilde Verne lager nanopartikler i masteroppgaven sin. Her studerer hun dem i et elektronmikroskop. Bak: Stian Svelle og Anja Olafsen Sjåstad. Foto: Hilde Lynnebakken

CO2 skal erstatte fossil gass i maling, plast og legemidler

Ved å bruke teknologi på nanonivå, lys og varme, vil forskerne fase ut klimaskadelig fossilgass.

Hva har maling, vitaminer, vaskemidler og plast til felles? De er alle produkter laget med utgangspunkt i fossilt råstoff. 

– Vi bruker veldig mange karbonholdige materialer, og vi lager dem stort sett av fossile kilder, i praksis olje og naturgass, forteller Stian Svelle ved Kjemisk institutt.

Når vi ikke skal bruke olje og gass lenger må vi finne erstatninger. I prinsippet kunne vi hentet det vi trenger fra planter, men plantemateriale er et komplisert råstoff, så det er ikke så veldig effektivt. Dessuten er det krevende å balansere produksjon av mat og trevirke med eventuell biomasse for kjemisk produksjon på et allerede begrenset jordbruksareal.

Henter CO2 fra luft og hydrogen fra vann

– Karbonholdige produkter som syntetiske fibre, maling og legemidler er uunnværlige, sier Svelle. 

Han leder et prosjekt hvor målet er å bruke CO2 som karbonbyggestein og kombinere det med hydrogen for å lage de hydrokarbonene og produktene vi trenger.

Men før vi kommer dit er det en god del hindre på veien. CO2 er et sluttprodukt fra forbrenning. For å gå andre veien og få tilbake karbonet i nyttige forbindelser, må vi tilføre energi i form av lys, elektrisitet eller varme.

Også kombinasjonen med hydrogen tilfører energi, ettersom hydrogen har lett for å reagere med andre stoffer og i prosessen frigjøre energi. 

Mens CO2 kan hentes fra produksjonen av sement og mineralgjødsel, fra forbrenning, eller kanskje til og med fra lufta, må den grønne hydrogengassen produseres ved å spalte vann med strøm eller sollys.

– Alt dette er det mange som jobber med, også her ved UiO, men det er preget av at alle jobber litt for mye hver for seg, sier Svelle og forklarer at ved å integrere alle prinsippene kan vi lage systemer som fungerer bedre.

Les om forskerne som splitter vann til hydrogen og oksygen bare ved hjelp av sollys.

Flere av forskerne deltar også i det nyopprettede forskningssenteret HYDROGENi.

Nanopartikler i hjertet av teknologien

Prinsippet er altså å hente CO2, blande inn hydrogen og tilføre energi både med varme, lys og strøm. Men hvordan foregår det i praksis?

Forskerne starter med å lage ørsmå partikler, nanopartikler.

– Materialegenskapene endrer seg når vi kommer ned på nanonivå, sier Anja Olafsen Sjåstad.

Reaksjonene skjer på overflaten av partiklene, dermed er det viktig å lage riktig strukturering helt ned på atomnivå. 

– Selv om det er samme grunnstoffer kan de ha andre egenskaper dersom atomstrukturen er ulik på overflaten, sier Svelle.

Nanopartiklene plasseres i et stillas av andre materialer. 

Anja Olafsen Sjåstad og Stian Svelle med en modell av materialet som utgjør stillaset som nanopartiklene skal festes i. Foto: Hilde Lynnebakken

– Hva slags materiale vi fester nanopartiklene i, og hvordan nanopartiklene vekselvirker med materialet rundt er også viktig for funksjonen, forklarer Sjåstad.

Fakta

PET CAT-prosjektet

Prosjektet Photo-, electro-, and thermocatalytic conversion of CO2 into building blocks for sustainable chemicals (PET CAT) er ett av 11 utvalgte bærekraft-prosjekter ved MN-fakultetet, UiO.

Prosjektdeltakerne kommer fra forskningsgruppene for katalyse, elektrokjemi, uorganisk kjemi og strukturfysikk, og prosjektet ledes av Stian Svelle.

Forskerne kommer til å starte med nanopartikler av gull og kobber. 

– Kjente materialer, men det nye blir hvordan de struktureres og vekselvirker med materialene vi fester dem på, sier Sjåstad.

– For å få til en prosess som kan fungere på industrielt nivå må vi jobbe med råstoffene i gassform, mener Svelle.

Fotokjemi og elektrokjemi, når vi bruker lys eller elektrisitet for å få reaksjonene til å gå, foregår stort sett i væskeform. 

– En viktig milepæl for oss i dette prosjektet blir å få til å bruke begge energiformene i kombinasjon og at reaksjonen kan skje i gassform, sier Svelle.