Για πάνω από έναν αιώνα το διοξείδιο του άνθρακα, το πιο «διάσημο» κατάλοιπο της βιομηχανικής δραστηριότητας, είναι το «αναγκαίο κακό» που πρέπει να «κρυφτεί» κάπου, κάπως. Καθώς, όμως, οι γνώσεις μας και η τεχνολογία εξελίσσονται, πολλά αλλάζουν. Σε σημείο που ακόμα και το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να μετατραπεί από πρόβλημα σε πόρο προστιθέμενης αξίας. Σε ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο στον Καναδά προσπαθούν να κάνουν ακριβώς αυτό: να διαχειριστούν το διοξείδιο του άνθρακα ως τον επόμενο μεγάλο πόρο της οικονομίας. Και όχι άδικα, αφού οι ποσότητες του αερίου που παράγονται κάθε χρόνο είναι τεράστιες. Το έτος 1900 η ανθρωπότητα παρήγαγε περίπου 2 δισεκατομμύρια τόνους CO2. To 2018 το αντίστοιχο ποσό έφτασε στα 36, 8 δισεκατομμύρια τόνους!
Αντί, λοιπόν, να κατακλύζει την ατμόσφαιρα ή να το θάβουμε σε υπόγειες κοιλότητες χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, τα εργοστάσια και οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας του μέλλοντος θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε πρώτες ύλες, αξίας δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Στην «κουζίνα» με την τεχνητή νοημοσύνη
Η πλέον υποσχόμενη «συνταγή» προβλέπει την ηλεκτρική επεξεργασία του CO2 εντός ειδικών κλωβών, μαζί με άλλα αντιδραστήρια. Το αποτέλεσμα είναι αιθυλένιο, ένα μόριο έξι ατόμων, αποτελούμενο από δύο άτομα άνθρακα και τέσσερα άτομα υδρογόνου. Σχεδόν στο σύνολό του το αιθυλένιο χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή πλήθους χημικών ενώσεων, που και αυτές με τη σειρά τους αποτελούν τις πρώτες ύλες για την παραγωγή τεράστιας ποικιλίας άλλων τεχνητών ουσιών, κυρίως πλαστικών. Μια αγορά η οποία υπολογίζεται περίπου σε 60 δισεκατομμύρια δολάρια.
Η ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο κατόρθωσε να μεταστοιχειώσει το διοξείδιο του άνθρακα σε αιθυλένιο, «μαγειρεύοντας» με τεχνητή νοημοσύνη. Με τη χρήση ειδικού αλγόριθμου που «φορτώθηκε» σε υπερυπολογιστικό σύστημα, οι ερευνητές προσομοίωσαν 12.229 χημικές διαδικασίες που έδιναν 244 διαφορετικές κρυσταλλικές δομές για την παραγωγή αιθυλενίου. Συγκεκριμένα, ήθελαν να βρουν υλικά στα οποία μόρια μονοξειδίου του άνθρακα -τα οποία παράγονται από τη διάσπαση του διοξειδίου του άνθρακα- θα μπορούσαν να ενωθούν εύκολα.
Αρχικά, εκπαίδευσαν έναν υπερυπολογιστή εισάγοντας στοιχεία από λίγες χημικές αντιδράσεις. Στη συνέχεια ο αλγόριθμος μηχανικής μάθησης χρησιμοποίησε τα στοιχεία αυτά εκτελώντας το σύνολο των προσομοιώσεων ταχύτατα.
Νανοβιοχημικά υβρίδια
Στο Πανεπιστήμιο Μπόουλντερ του Κολοράντο αντίστοιχη ερευνητική ομάδα ακολούθησε έναν διαφορετικό δρόμο, δημιουργώντας νανοβιοχημικά υβρίδια, ικανά να μεταβολίζουν το διοξείδιο του άνθρακα και το άζωτο που υπάρχει στην ατμόσφαιρα και να παράγουν ποικιλία πλαστικών και καυσίμων.
Με τη χρήση κβαντικών κουκκίδων που ενεργοποιούνται με το φως, οι ερευνητές πυροδότησαν συγκεκριμένα ένζυμα μέσα σε μικροβιακά κύτταρα και δημιούργησαν «ζωντανά εργοστάσια» που καταβροχθίζουν CO2 και το μεταβολίζουν σε βιοαποικοδομήσιμο πλαστικό, αμμωνία, ακόμα και βενζίνη. Οι κβαντικές κουκκίδες (QDs) είναι μικροσκοπικά σωματίδια με μέγεθος μερικών νανομέτρων και ιδιότητες που διαφέρουν από τα μεγαλύτερα σωματίδια, λόγω κβαντομηχανικών καταστάσεων.
Οι κβαντικές κουκκίδες εγχύθηκαν μέσα στα κύτταρα των μικροβίων και ενεργοποιήθηκαν μόνο αφού βομβαρδίστηκαν από συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Σαν «μπουζί» που έθεσε σε κίνηση μια αλυσιδωτή βιοχημική αντίδραση.
Το σχέδιο προβλέπει τεχνητές λίμνες γεμάτες μικρόβια που όταν ψεκαστούν με κβαντικές κουκκίδες θα μετατρέπονται σε αδρανή εργοστάσια κατανάλωσης αερίων. Την ενεργοποίηση θα την αναλάβει ο Ήλιος, η ακτινοβολία του οποίου θα «ξυπνήσει» τις κουκκίδες. Διαφορετικοί συνδυασμοί κουκκίδων και φωτός θα παράγουν διαφορετικά προϊόντα: Τα πράσινα μήκη κύματος αναγκάζουν τα βακτήρια να καταναλώνουν άζωτο και να παράγουν αμμωνία, ενώ ερυθρά μήκη κύματος μετατρέπουν τα μικρόβια σε ακόρεστους κυνηγούς CO2 και αστείρευτους παραγωγούς πλαστικού.
Κέρδος για όλους
Mε βάση στοιχεία του 2018, το κόστος της αφαίρεσης CO2 από την ατμόσφαιρα, μέθοδος που είναι γνωστή ως «Direct Air Capture - Αμεση Δέσμευση Αέρα», υπολογίζεται σε περίπου 600 ανά τόνο. Με απλά λόγια, αν και φαντάζει ως ο πλέον έξυπνος τρόπος για να απαλλαγούμε από την περίσσεια του CO2 που έχει συσσωρευτεί στην ατμόσφαιρα τα τελευταία εκατό χρόνια, με οικονομικούς όρους δεν συμφέρει. Αν οι τεχνολογίες μετατροπής του ωριμάσουν και τελικά εφαρμοστούν σε βιομηχανικό επίπεδο, το CO2 θα αλλάξει από απόβλητο σε μια χρήσιμη, οικονομικά βιώσιμη πρώτη ύλη, επιτρέποντας την παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων και χημικών με κόστος συγκρίσιμο με τις παραδοσιακές διαδικασίες.
* Αναδημοσίευση από τον «Φιλελεύθερο» της 13ης και 14ης Ιουνίου
