Oamenii de știință au transformat dioxidul de carbon în oxigen prin pulverizare cu un laser

Foto-sinteza este cu siguranță un miracol, nu-i așa? Ea permite plantelor, bacteriilor și algelor să preia dioxidul de carbon și, cu ajutorul a puțină lumină solară, să îl transforme în oxigenul pe care îl respirăm cu toții. Dar acum oamenii de știință au scos fotosinteza din ecuație și au reușit să producă oxigen (O2) prin electrocutarea dioxidului de carbon (CO2) cu un laser.

În chimie, înțelepciunea generală este că moleculele, dacă ar fi să le antropomorfizăm, sunt leneșe. Dioxidul de carbon, atunci când legăturile sale sunt rupte în părțile sale componente, ia „calea energiei minime”, ceea ce înseamnă că se va rupe într-un atom de oxigen și o moleculă de monoxid de carbon (CO), deoarece, după cum explică chimiștii Arthur Suits și David Parker într-o nouă analiză din Science, CO „posedă o legătură diatomică mult mai stabilă decât O2.”

Dacă ar fi să fac o versiune de artă ASCII a modului în care arată legăturile chimice din dioxidul de carbon, ar fi ceva de genul acesta:

O=C=O

Carbonul este dublu legat de atomii de oxigen și este mult mai ușor, din punct de vedere chimic, să tăiem pur și simplu una dintre aceste legături și să creăm o moleculă de CO și un atom de oxigen.

Prin urmare, înțelepciunea convențională a fost că, în aproape toate circumstanțele, ar fi imposibil să iei dioxidul de carbon – de exemplu, din expirația unui om – și să îl transformi înapoi în oxigen gazos, ceea ce ar necesita doi atomi de oxigen. Dar apoi, cercetătorii de la Universitatea din California, Davis, au decis să încerce să facă exact acest lucru, excitând dioxidul de carbon cu ajutorul a ceea ce este cunoscut sub numele de „laser ultraviolet în vid de înaltă energie”.”

Se pare că, într-o stare foarte excitată (și încă antropomorfizată), dioxidul de carbon și alte molecule au ceva mai multă energie pentru a sări peste acea cale de energie minimă și, ca orice persoană/moleculă agitată, au chef de „vagabondaj”, care este un fenomen chimic în care legăturile chimice se vor rupe în alte moduri.

Cercetătorii de la UC Davis au descoperit că legăturile chimice s-au rupt într-adevăr în alte moduri și au fost capabili să transforme dioxidul de carbon înapoi în oxigen și un singur atom de carbon (ei descriu descoperirea și în Science).

Suits și Parker explică acest lucru în analiza lor astfel:

Aceste rezultate privind CO2 pot fi un exemplu de roaming, o clasă de reacții deosebit de izbitoare care a apărut în ultimii ani, în care o moleculă excitată începe să se disocieze prin fisiunea simplă a legăturii, dar, în schimb, are loc o reacție intramoleculară care duce la produse neașteptate.

Este o mare descoperire care ne-ar putea spune ceva despre cum s-a format atmosfera Pământului. De fapt, lumina ultravioletă din vid poate interacționa în mod obișnuit cu dioxidul de carbon în atmosfera superioară, acolo unde lumina Soarelui lovește moleculele în vidul din spațiu.

Cei mai mulți dintre oxigenii de pe Pământ au provenit din „Marele eveniment de oxigenare”, despre care oamenii de știință cred că a fost un eveniment condus de fotosinteză, care a avut loc cu aproximativ 2,4 miliarde de ani în urmă. Dar, mai recent, oamenii de știință au susținut că trebuiau să existe cel puțin cantități mici de oxigen undeva în atmosfera Pământului pentru ca acel eveniment să se producă inițial, iar această descoperire ar fi, în mod evident, o explicație pentru modul în care ar fi putut exista acel oxigen.

Și, pentru că este vineri și pentru că ne place să ne uităm la viitorul îndepărtat aici la Motherboard, gândiți-vă la ce ar putea însemna această descoperire: Acest experiment dovedește că avem mijloacele, aici, pe Pământ, de a lua un produs rezidual al respirației umane și de a-l transforma înapoi în intrare.

Am contactat autorii acestui studiu pentru a afla dacă ei cred că descoperirea are vreo implicație pentru dispozitive din viitorul îndepărtat în care s-ar putea crea, să zicem, un aparat respirator cu sistem închis în care oamenii din spațiu ar putea expira dioxidul de carbon și un mic laser ultraviolet în vid l-ar putea transforma înapoi în oxigen care ar putea fi respirat din nou.

Nici unul dintre cercetătorii cărora le-am trimis un e-mail nu mi-a răspuns, din păcate, dar, în analiza lor, Suits și Parker notează că sunt în curs de cercetare noi căi și alternative la laserele cu ultraviolete în vid de mare energie pentru a induce roaming-ul. La urma urmei, laserele cu ultraviolete în vid de înaltă energie par să necesite multă energie pentru a funcționa – ceea ce ar putea anula potențial orice beneficiu climatic, dacă mintea ta a ajuns acolo – dar, hei, nu se știe niciodată.

Cel puțin, ar trebui să le ofere scriitorilor de SF un nou material cu care să lucreze.

.