Atmosferdeki karbondioksit birikimini azaltmanın yollarından biri, bu gazı doğrudan faydalı kimyasallara veya yakıtlara dönüştürmektir. Güneş ışığıyla çalışan fotokatalitik sistemler bu amaç için umut verici olmakla birlikte, gerçek dünya uygulamalarında yeterli verimlilik henüz sağlanamamıştır.

Yeni yayımlanan bir çalışmada araştırmacılar, bu verimliliği artırmak için beklenmedik bir kaynak kullandı: mikroalgler. Canlı organizmaların biyokütlesinden elde edilen bu yapılar, katalizör reaksiyonunda elektron donörü görevi üstlenerek CO₂'nin CO ve CH₄'e dönüşümünü hızlandırıyor. Üstelik mikroalgler büyüme süreçlerinde zaten fotosentezle CO₂ tükettiklerinden, bu yaklaşım toplam karbon dengesi açısından negatif bir ayak izi bırakma potansiyeline sahip.

Çalışmanın bir diğer önemli boyutu ise kullanılan katalizörün kendisi. Araştırmacılar, (Cs₁/₇Ba₄/₇Bi₂/₇)(Nb₁/₂Ta₁/₂)₂O₆ formülüne sahip, AB₂O₆ tipi yüksek entropili bir oksit tasarladı. Bu malzeme, birden fazla metali tek bir kristal yapıda bir araya getirerek sıra dışı özellikler kazanıyor. Yapıya eklenen sezyum ve baryum, yüzeyin bazikliğini artırarak CO₂'nin kimyasal olarak tutunmasını kolaylaştırıyor. Bizmut ise yalnız elektron çiftleri sayesinde yerel polarizasyon yaratarak yük ayrımını iyileştiriyor. Niyobyum ve tantal ise oktahedral kristal çerçeveyi kararlı hale getiriyor.

Malzeme aynı zamanda iki farklı kristal yapıya —tabakalı perovskit ve piroklor— aynı anda sahip olmasıyla dikkat çekiyor. Bu çift-polimorfik yapı, ışık soğurma ve yük taşıma özelliklerini birlikte optimize ediyor.

Araştırmacılar, mikroalg kullanan sistemi hem katalizörsüz CO₂ dönüşümüyle hem de mikroplastik kullanan alternatif bir kurulumla karşılaştırdı. Sonuçlar, mikroalg destekli yaklaşımın daha yüksek CO ve CH₄ üretimi sağladığını gösterdi.

Bu çalışma, atık biyokütlenin geri dönüştürülmesi, sera gazı azaltımı ve yenilenebilir yakıt üretiminin tek bir sistemde buluşturulabileceğini göstermesi bakımından dikkat çekicidir. Yine de çalışma henüz laboratuvar ölçeğinde olup büyük ölçekli uygulamalara geçiş için mühendislik ve maliyet sorunlarının aşılması gerekiyor.