Naukowcy z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN im. Jerzego Habera odnieśli niedawno ogromny sukces naukowy, który ma znaczący wpływ na badania nad ochroną klimatu. Dr hab. Dorota Rutkowska-Żbik oraz dr hab. Renata Tokarz-Sobieraj, prowadzące badania w ramach międzynarodowego zespołu, opublikowały wyniki dotyczące selektywnego sprzęgania metanu w czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environment and Energy”, które jest uznawane za jedno z najważniejszych w tej dziedzinie. Osiągnięcia te przybliżają nas do lepszego zrozumienia, jak przekształcanie metanu może pomóc w walce z globalnym ociepleniem.
Przełomowe badania w międzynarodowej współpracy naukowej
Opublikowane wyniki są efektem wieloletnich badań prowadzonych w ścisłej współpracy z międzynarodowymi zespołami naukowymi, które połączyły siły w ramach projektu Solar Driven Chemistry. Celem projektu było opracowanie nowoczesnych metod przekształcania metanu, jednego z najpotężniejszych gazów cieplarnianych. Współpraca naukowa między Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, CNRS-UCCS z Francji oraz Uniwersytetem w Helsinkach pozwoliła na zastosowanie najnowszych technologii i metod badawczych, co przełożyło się na publikację o globalnym znaczeniu. Wysoka wartość naukowa artykułu została potwierdzona przez jego publikację w niezwykle prestiżowym czasopiśmie o Impact Factorze wynoszącym 20.2, co podkreśla znaczenie tych odkryć dla przyszłości badań nad ochroną klimatu.
Innowacyjne podejście do selektywnego sprzęgania metanu
Prace zespołu dr hab. Doroty Rutkowskiej-Żbik i dr hab. Renaty Tokarz-Sobieraj skupiają się na nowatorskim podejściu do problemu przekształcania metanu. Proces selektywnego sprzęgania tego gazu do etanu, który jest podstawą tych badań, może znacząco wpłynąć na przyszłe technologie przemysłowe związane z redukcją emisji gazów cieplarnianych. Zastosowane katalizatory, takie jak układy Ag-HPA-TiO2 i Pd-HPA-TiO2, stanowiły kluczowy element przeprowadzonych eksperymentów. Dzięki nim udało się uzyskać wysoce selektywne reakcje, które mogą być krokiem milowym w kierunku bardziej zrównoważonych technologii przetwarzania gazów przemysłowych. Wydajność tych procesów może mieć daleko idące implikacje również w przemyśle energetycznym, gdzie metan odgrywa kluczową rolę jako źródło energii.
Zaawansowane metody badawcze – od technik ex-situ po DFT
Zespoły badawcze wykorzystały szeroką gamę zaawansowanych metod badawczych, aby głęboko zrozumieć mechanizm reakcji fotokatalitycznych. Wśród nich kluczowe były techniki ex-situ oraz in-situ, które pozwoliły na badanie reakcji w czasie rzeczywistym. Dodatkowo zastosowanie obliczeń DFT (Density Functional Theory) pomogło w określeniu najbardziej aktywnych faz katalizatorów i zidentyfikowaniu kluczowych etapów reakcji. Metody te umożliwiły naukowcom dokładne poznanie mechanizmów aktywacji metanu oraz rolę, jaką odgrywają rodniki hydroksylowe (•OH) w całym procesie. Co więcej, zaawansowane techniki, takie jak in-situ EPR (elektronowy rezonans paramagnetyczny), dostarczyły precyzyjnych danych dotyczących miejsc adsorpcji metanu na powierzchni katalizatorów.
Odpowiedź na wyzwania klimatyczne
Zwiększające się stężenie metanu w atmosferze to jedno z największych wyzwań związanych z globalnym ociepleniem. Gaz ten, choć występuje w mniejszych ilościach niż CO2, ma znacznie większą zdolność do zatrzymywania ciepła w atmosferze. Dlatego poszukiwanie skutecznych metod jego przetwarzania i redukcji emisji ma kluczowe znaczenie dla przeciwdziałania zmianom klimatycznym. Odkrycia zespołu z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki przemysł oraz nauka podchodzą do problemu emisji metanu. Fotokatalityczne sprzęganie tego gazu nie tylko redukuje jego emisję, ale także umożliwia uzyskanie cennych produktów, takich jak etan, który ma szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym.
Skład zespołu oraz szczegóły publikacji
W opublikowanych badaniach, oprócz dr hab. Renaty Tokarz-Sobieraj i dr hab. Doroty Rutkowskiej-Żbik, wzięli udział inni badacze z Francji, Finlandii oraz wielu innych krajów. Wśród współautorów znajdują się naukowcy o międzynarodowej renomie, tacy jak: Yinghao Wang, Chunyang Dong, Di Hu, Karima Ben Tayeb, Ahmed Addad, Vladislav Butenko, Ernesto de la Torre Miranda, My Nghe Tran, Pardis Simon, Olga Safonova, Valerie Briois, Vitaly V. Ordomsky oraz Andrei Y. Khodakov. Współpraca tego interdyscyplinarnego zespołu pozwoliła na osiągnięcie wyników, które mogą mieć realny wpływ na przyszłe technologie związane z redukcją emisji gazów cieplarnianych.
Dostęp do publikacji
Pełny tekst artykułu zatytułowanego „In-situ exploration of divergent methane coupling pathways in dry and aqueous environments on silver and palladium heteropolyacid-titania photocatalysts” można znaleźć w renomowanym czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environment and Energy” pod adresem: doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124400
Serdeczne gratulacje dla całego zespołu badawczego za ich wkład w rozwijanie bardziej ekologicznych i wydajnych metod przetwarzania gazów cieplarnianych! Ich praca to kolejny krok w stronę walki z globalnym ociepleniem i poprawy stanu środowiska naturalnego.
