Projekt „SUNCOCAT: Racjonalne projektowanie wydajnego transferu energii i ładunku w biofotoelektrodach do bezpośredniej konwersji CO2 w paliwo”, kierowany przez prof. Joannę Kargul z Centrum Nowych Technologii UW, otrzymał finansowanie w konkursie sieci Solar-Driven Chemistry na projekty dotyczące wykorzystania energii słonecznej. Prof. Kargul jest też współautorką wydanego właśnie „Strategicznego Planu Badawczo-Rozwojowego dla Odnawialnych Paliw i Chemikaliów” (SRIA).
– Projekt SUNCOCAT ma na celu znaczące podniesienie wydajności procesu konwersji dwutlenku węgla w inne substancje chemiczne przy użyciu energii słonecznej. Zastosujemy w nim racjonalnie zaprojektowane fotoaktywne układy hybrydowe biokatalizatorów, których nowatorska nanoarchitektura, z wykorzystaniem grafenu, nanostruktur DNA i nanocząstek plazmonowych, zapewni optymalny przepływ elektronów bez reakcji zwrotnych i spięć elektrycznych – mówi prof. Joanna Kargul.
Jak tłumaczy, efekty tych badań mają umożliwić płynne przejście od zaawansowanych układów w nanoskali do przenośnych i wydajnych systemów produkcji paliw słonecznych. – Te ostatnie systemy mogą być cenne dla zdecentralizowanego i bezpośredniego przetwarzania energii słonecznej w odnawialne paliwa i inne chemikalia wartościowe dla różnych sektorów gospodarki – mówi prof. Kargul.
– Projekt SUNCOCAT doskonale wpisuje się w ambitne cele badawczo-rozwojowe paneuropejskiej inicjatywy SUNERGY, które zostały przedstawione w „Strategicznym Planie Badawczo-Rozwojowym dla Odnawialnych Paliw i Chemikaliów” – mówi prof. Kargul o obu inicjatywach: projekcie badawczym oraz strategicznym dokumencie, którego jest współautorką.
W realizację projektu „SUNCOCAT: Racjonalne projektowanie wydajnego transferu energii i ładunku w biofotoelektrodach do bezpośredniej konwersji CO2 w paliwo” zaangażowani będą naukowcy z Polski, Francji, Niemiec i Turcji. Projekt ma charakter interdyscyplinarny i wykorzystuje wiedzę z zakresu elektrochemii, mechaniki kwantowej i molekularnej, genetyki czy biofizyki. Rozpoczęcie prac jest zaplanowane na początek 2023 roku.
Solar-Driven Chemistry to sieć współpracy europejskich agencji finansujących badania naukowe. Powstała w 2018 roku z inicjatywy niemieckiej agencji Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Solar-Driven Chemistry organizuje międzynarodowe konkursy na projekty badawcze w zakresie procesów fotochemicznych w świetle słonecznym. W inicjatywie biorą udział agencje finansujące badania naukowe z Finlandii (AKA), Francji (ANR), Niemiec (DFG), Polski (NCN), Szwajcarii (SNSF) oraz Turcji (TÜBİTAK).
Prace badawczo-rozwojowe nad odnawialnymi źródłami energii i materiałami w Europie
Prof. Joanna Kargul jest główną autorką „Strategicznego Planu Badawczo-Rozwojowego dla Odnawialnych Paliw i Chemikaliów” (SRIA) – systematycznie aktualizowanego dokumentu, który docelowo ma opisywać pełny plan działań technologicznych w zakresie odnawialnych źródeł energii, paliw i związków chemicznych.
– Społeczeństwa stoją obecnie przed wyzwaniem zastąpienia paliw kopalnych i substancji chemicznych powstałych z przekształcenia kopalin surowcami odnawialnymi o zerowym, a jeszcze lepiej – negatywnym, śladzie węglowym. Badane są różne, alternatywne drogi. Udział energii odnawialnej w postaci energii słonecznej i wiatrowej szybko rośnie i wkrótce osiągnie pożądaną skalę. Wraz z masową elektryfikacją społeczeństwa i przemysłu jest to jedna z głównych ścieżek prowadzących do neutralności węglowej – tłumaczy badaczka.
Prof. Joanna Kargul wskazuje, że w przypadku sektorów trudnych do zneutralizowania śladu węglowego, czyli takich, które trudno całkowicie zelektryfikować, bezpośrednie wykorzystanie energii elektrycznej może być wspomagane przez wykorzystanie paliw i związków chemicznych wytworzonych z zasobów odnawialnych.
– Wodór, związki oparte na węglu i amoniak można uzyskać np. z konwersji biomasy. Wydajność tego procesu jest jednak bardzo ograniczona i niewystarczająca dla zaspokojenia globalnych potrzeb energetycznych – wyjaśnia badaczka. – Biopaliwa uzyskane przez konwersję biomasy można uzupełnić paliwami odnawialnymi i substancjami produkowanymi przy użyciu energii odnawialnej lub bezpośrednio z np. dwutlenku węgla, który w ten sposób przestaje być problemem, a staje się cennym surowcem – mówi prof. Joanna Kargul.
„Strategiczny Plan Badawczo-Rozwojowy dla Odnawialnych Paliw i Chemikaliów” jest dostępny na stronie inicjatywy SUNERGY.
SUNERGY to otwarta społeczność wspierająca ideę wykorzystania związków chemicznych i paliw z energii słonecznej w celu osiągnięcia w Europie neutralności klimatycznej do 2050 roku. Społeczność składa się z szerokiej gamy ekspertów, począwszy od przemysłu i nauki, po organizacje społeczne. Celem SUNERGY jest stworzenie dużej europejskiej inicjatywy w zakresie badań naukowych i innowacji. Działania będą skupiały się na kwestii przekształcania i magazynowania energii odnawialnej (słonecznej i wiatrowej) w paliwach i związkach chemicznych o zerowym śladzie węglowym, a także na poszerzaniu istniejącej już współpracy pomiędzy krajami w Europie i na świecie.
