Vědci z Olomouce vyvinuli ekologický a levný způsob výroby peroxidu vodíku

Tradiční výroba peroxidu vodíku je několikastupňový proces, který používá toxická organická rozpouštědla a je závislý na drahých katalyzátorech s palladiem. Vstupní chemikálie i odpadní produkty navíc mohou mít negativní vliv na zdraví a životní prostředí.

Cílem vědců bylo připravit materiál, který dovolí efektivní, ekologickou a levnou výrobu peroxidu vodíku. "Při vývoji takového fotokatalyzátoru jsme se inspirovali strukturou a chováním enzymů v lidském těle. Výsledkem je technologie, která nevyžaduje toxická organická rozpouštědla ani drahé vzácné kovy a využívá levný materiál na bázi uhlíku, dusíku a mědi, jenž funguje ve vodě pouze s použitím slunečního záření a vzdušného kyslíku," uvedl vedoucí výzkumu Radek Zbořil z Olomouce.

Při vývoji nového fotokatalyzátoru napodobili čeští vědci funkci enzymu, který lidským buňkám umožňuje získávat energii přenosem elektronů na kyslík. K tomuto přenosu využívá atomy mědi ve své struktuře, a právě na tento mechanismus vědci vsadili.

"Velmi přesně jsme napodobili chemické okolí kovů ve struktuře enzymu a na povrchu velmi malých uhlíkových nanočástic s fotokatalytickými vlastnostmi ukotvili atomy mědi. Právě mezi uhlíkovými nanočásticemi, atomy mědi a molekulou kyslíku dochází po ozáření světlem k velmi efektivnímu přenosu elektronů, který se podobá enzymatickému ději a dovoluje dosáhnout vysoké produkce peroxidu vodíku," doplnil spoluautor výzkumu Lukáš Zdražil.

Nový fotokatalyzátor umožňuje podle odborníků až o dva řády vyšší produkci peroxidu vodíku než dosud publikované systémy, čímž se přibližuje průmyslovým požadavkům. Materiál je navíc netoxický, dobře recyklovatelný a opakovaně použitelný při výrobě. Vědci nyní zkoumají možnosti praktického nasazení technologie zejména pro lokální výrobu chemikálií v zemědělství, farmacii nebo při ekologických aplikacích.

Výsledky výzkumu publikoval časopis Nature Communications, který studii zařadil mezi 50 nejvýznamnějších vědeckých objevů roku. Mezinárodní výzkumný tým vedli zástupci ústavu CATRIN Univerzity Palackého Olomouc a ostravského výzkumného centra CEET.