Nestemäisiä polttoaineita hiilidioksidista sähkökemiallisesti pelkistämällä

Abstract

Moderni maailma on erittäin riippuvainen fossiilisista polttoaineista energia-, teollisuus- ja logistiikkasektorilla. Varsinkin rahti- sekä henkilöliikenteen hiilijalanjälkeä on pyritty viime aikoina pienentämään mm. sähköistämällä ja biopolttoaineilla, mutta ne eivät ole vielä osoittautuneet olevan pysyviä ratkaisuja. Biopolttoaineita tuotetaan liian vähän ja sähköautojen akut kuluttavat arvokkaita ja harvinaisia mineraaleja. Sekä esimerkiksi laivojen ja lentokoneiden sähköistäminen on hyvin haastavaa. Hiilidioksidin pelkistäminen polttoaineiksi soveltuviksi aineiksi, kuten metanoliksi ja etanoliksi on hyvin mielenkiintoinen vaihtoehto kohti hiilineutraalia tulevaisuutta. Kun reaktiossa käytetään uusiutuvaa sähköä sekä ilmakehästä talteen otettua hiilidioksidia, saadaan täysin hiilineutraalisti tuotettua monia erilaisia tuotteita. Sähkökemiallisessa pelkistyksessä käytetty elektrolyytti on myös kierrätettävää ja reaktio-olosuhteet ovat helpot. Metanoli ja etanoli ovat molemmat huoneenlämmössä nesteitä, ja niitä voidaan käyttää polttomoottoreissa jo hyvin pienillä moottorin muutoksilla. Joissakin laivoissa käytetään jo nyt moottoreita, jotka voivat käydä myös metanolilla. Etanolia on myös käytetty bensiinin seassa vuosien ajan enenevissä määrin alentamaan päästöjä. Hiilidioksidin sähkökemiallisella pelkistämisellä on suuri potentiaali edistää ihmiskuntaa kohti hiilineutraalia tulevaisuutta, mutta haasteita löytyy edelleen paljon. Katalyyttimateriaalien optimointi on yksi tärkeimmistä ongelmista ratkoa reaktion tuottavuuden ja selektiivisyyden kannalta. Niiden on oltava myös hyvin pitkäikäisiä soveltuakseen teolliseen käyttöön.