Es ist keine Zauberei. Nur Chemie. Wirklich komplexe Chemie.
Die Rede ist von metallorganischen Gerüsten. Oder kurz MOFs. Das sind nicht irgendwelche Chemikalien. Es handelt sich um kohlenstoffbasierte Strukturen, die mit Ansammlungen von Metallatomen in ihrem Inneren aufgebaut sind. Betrachten Sie es als einen Käfig. Das Metall sind die Stäbe. Der Rest des Moleküls? Der Rahmen.
Diese Käfige können andere Verbindungen einfangen. Sie reagieren mit ihnen, halten sie fest. Wie ein Schwamm, der Flüssigkeit aufsaugt, aber auf molekularer Ebene.
Warum ist das wichtig?
Nehmen Sie Kohlendioxid. Sie kennen CO2. Es ist farblos. Geruchlos. Ein Treibhausgas. Wir produzieren es durch die Atmung. Tiere tun es. Autos schon. Das Verbrennen von Öl oder Gas macht es möglich. Pflanzen versuchen, es durch Photosynthese zu reparieren und in Sauerstoff umzuwandeln. Aber mittlerweile ist es zu viel davon. Das ist sowieso Teil des Klimawandels. Die langfristige Veränderung der Wetterverhältnisse auf der Erde, verursacht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder die Abholzung von Wäldern.
MOFs wollen diesen Kohlenstoff.
„Diese Metallatome können andere Verbindungen einfangen.“
Das ist der Trick.
Womit bauen wir das überhaupt auf?
Lassen Sie uns die Teile aufschlüsseln.
Ein Atom ist die Basiseinheit. Winziger Kern aus Protonen (positive Ladung) und Neutronen (neutral). Elektronen (negativ) umkreisen es wie eine verschwommene Wolke.
Wenn Atome zusammenkleben? Molekül. Wasserstoff + Sauerstoff = Wasser. H2O. Zwei Wasserstoffatome. Ein Sauerstoff. Einfach.
Fügen Sie nun eine Gebühr hinzu.
Wenn ein Atom Elektronen verliert oder hinzunimmt, wird es zu einem Ion. Elektrisch aufgeladen. Elektrische Ladung ist nur eine physikalische Eigenschaft. Negativ oder positiv. Wenn sich alle Elektronen von ihren Atomen lösen, entsteht Plasma. Ein ionisiertes Gas. Heißes Zeug.
Aber zurück zu MOFs. Sie benötigen eine Metallkomponente.
Ein Metall leitet Elektrizität gut. Es glänzt. Reflektierend. Formbar. Sie können es mit Hitze umformen, ohne dass es zerbricht. In diesen Gerüsten wirken die Metallatome wie Anker. Sie sammeln sich. Sie warten darauf, dass das CO2 vorbeikommt.
Ist das ein neues Konzept? Irgendwie.
Der Nobelpreis geht an Menschen, die die Menschheit voranbringen. Benannt nach Alfred Nobel. Er starb 1896 mit einer Menge Geld, nachdem er Dynamit erfunden hatte. Er spendete sein Vermögen für Belohnungen für Physik, Chemie, Medizin, Literatur und Frieden. MOF-Forscher? Vielleicht stehen sie schon bald für die Chemie-Medaille an.
Warum nicht einfach die Luft filtern?
Luft besteht hauptsächlich aus Stickstoff. Und Sauerstoff.
Sauerstoff macht etwa 21 % unserer Atmosphäre aus. Alles, was atmet, braucht es für Wachstum und Stoffwechsel. Dich eingeschlossen. Einschließlich Mikroben.
Wir könnten CO2 aus dieser Luft entfernen. Aber wie?
Ein Filter. Substantiv oder Verb. Es blockiert Dinge basierend auf ihrer Größe. Dichte. Aufladung. Die meisten Filter fangen große Staubpartikel auf. Keine winzigen Moleküle wie Kohlendioxid.
Es sei denn, der Filter ist porös.
Porös bedeutet, dass es Poren hat. Winzige Löcher. Ein Schwamm funktioniert auf diese Weise. Es saugt Flüssigkeit auf und hält sie, bis Sie sie herausdrücken. MOFs sind wie mikroskopisch kleine Schwämme, die für Gase entwickelt wurden. Sie sind 3D. Kurz für dreidimensional. Höhe. Breite. Länge. Ein voller Band, nicht nur ein flaches Blatt.
Sie fangen bestimmte Gase ein und lassen andere durch.
Selektiv. Präzise.
Das Gesamtbild
Eine Ernte ist nicht nur ein Feld mit Mais, Kaffee oder Tomaten. Es ist eine Pflanze, die Landwirte absichtlich anbauen. Gepflegt. Geerntet. Verkauft. Wir ernähren uns von Feldfrüchten. Pflanzen atmen CO2. Aber wir verbrennen Kraftstoffe schneller, als sie ausatmen können.
Wir haben ein Leck in der Atmosphäre. Die Gashülle, die die Erde umgibt. Die Atmosphäre speichert Wärme dank Treibhausgasen wie CO2.
Ein Teil dieses Gases ist giftig. Kann Zellen oder Gewebe abtöten. Obwohl CO2 in den derzeitigen Konzentrationen nicht unbedingt giftig ist, ist es in seiner Gesamtheit gefährlich.
Ein Zufall hat das Problem nicht gelöst. Es brauchte Chemiker.
Chemie untersucht Zusammensetzung, Struktur und wie Dinge interagieren. Der Bereich, in dem man ein Rezept für eine Verbindung studiert und dann versucht, es in Massenproduktion herzustellen. Oder etwas völlig Neues erschaffen.
Eine Chemikalie ist eine Substanz, die aus Atomen besteht, die in einem festen Verhältnis miteinander verbunden sind. Wasser ist eine Chemikalie. Das gilt auch für CO2. Der Begriff beschreibt auch die Reaktion zwischen Verbindungen. Die Interaktion.
Wir verstehen die Teile. Der Kern. Die Elektronen. Die Anleihen.
Was wir jetzt brauchen, ist der Wille. Um diese Schwämme in großem Maßstab einzusetzen. Um sie tatsächlich in Wäscher für Fabriken einzubauen. Oder vielleicht sogar Türme, die einfach nur Luft vom Himmel saugen.
Es fühlt sich langsam an. Zu langsam?
Die Technologie ist vorhanden. Die Wissenschaft ist solide.
Wir haben einfach nicht genug angefangen.
