Ugljikov monoksid (CO) je na zlu glasu, ali bez njega se ne može. Na zlu je glasu, kažem, jer svako malo, eto, čitamo kako je netko poginuo od tog otrovnog i podmuklog plina (jer nema ni okusa, ni boje, ni mirisa) tako što je ostavio da nešto gori (plinski bojler, benzinski motor), a da se nije pobrinuo za dobro strujanje zraka. Nekoć je bilo još gore. Sve do unazad pedesetak godina grijalo se na plin koji se dobivao uplinjavanjem ugljena, čiji je glavni sastojak bio upravo ugljikov monoksid. Mnogi su stradali kada se plinski žižak ugasio, a otrovni plin ispunio prostoriju. Među tim nesretnicima bio je i veliki pisac Emile Zola. 

No, ugljikov monoksid nije samo gorivo, nego i reduktivno sredstvo. Ovaj posljednji izraz, „reduktivno sredstvo“ djeluje neodređeno, sve dok se ne sjetimo da se metalurgija najvećim dijelom temelji na redukciji ugljenom – ali rudu zapravo ne reducira ugljen, ugljik (C), nego plin koji nastaje nepotpunim izgaranjem ugljena u visokoj peći. Taj plin je upravo CO. I još: iz smjese ugljikova monoksida i vodika („plin za sintezu“) mogu se proizvesti ugljikovodici (sintetski benzin i dizelsko gorivo) te mnogi drugi organski spojevi. 

Iz navedenog je jasno da ugljikov monoksid nastaje nepotpunim izgaranjem ugljena, ali i drugih goriva koja sadrže ugljik. Pritom prije svega mislim na ugljikovodike, koji su – vidimo – i glavni uzrok trovanja ugljikovim monoksidom, bilo da je riječ o plinskom bojleru ili automobilu s upaljenim motorom u garaži. Ne treba znati mnogo kemije da se vidi kako za takvo dobivanje ugljikova monoksida trebaju fosilna goriva, a fosilna goriva su upravo ono što treba zamijeniti nečim drugim kada je riječ o zelenim tehnologijama. 

Treba međutim znati malo više kemije da bi se razumjelo da se svaka kemijska reakcija dade (barem u načelu) preokrenuti: gorenjem CO nastaje CO₂ i energija (toplina), no iz CO₂ može nastati CO, ali samo uz utrošak energije. Ali ne ide to lako. Treba imati prikladan oblik energije, a još više dobar katalizator, jer reakcija 2CO₂ → 2CO + 2O₂ bez katalizatora se ne može. 

Oba su problema riješili kineski znanstvenici koji su u časopisu Molecules objavili znanstveni rad „Construction of TIO₂/CuPc heterojunctions for the efficient photocatalytic reduction of CO₂ with water“. Iz naslova je jasno da je izvor energije (Sunčeva) svjetlost, a katalizator čestice titanijeva dioksida (TiO₂) u smjesi s bakrovom spojem koji se piše kao CuPc. 

Već je dugo poznato da je titanijev dioksid fotokatalizator, da on može – između ostalog – oduzimati elektrone molekulama vode kada ga se osvijetli (2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e^-). Nevolja je, međutim, u tome što se to događa samo pri apsorpciji ultraljubičastog zračenja (λ ≈ 300 nm). Da bi riješili taj problem, kineski su se znanstvenici poslužili bakrovim kompleksom s ftalocijaninom (CuPc), kemijskim spojem koji – poput klorofila – sadrži ion metala i porfirinski prsten. Rezultat? Budući da su dobili još jednu mogućnost apsorpcije svjetlosti, ovaj put u rasponu valnih duljina od 500 do 800 nm, dobili su djelotvorniji fotokatalizator. Osvjetljen ksenonskom svjetiljkom od 300 W, koja daje svjetlost najsličniju Sunčevoj, njihov je katalizator davao 32,4 μmol g^-1 h^-1 ugljikova dioksida, što znači 0,725 litara plina na sat po kilogramu katalizatora. Time su postigli poboljšanje od 3,7 puta prema katalizatoru od čistog TiO₂. Analiza čestica dvaju katalizatora je pokazala da se one oblikom bitno ne razlikuju jer CuPc ulazi u pukotine na česticama TiO₂. Time su objasnili mehanizam katalize jer molekule jednog i drugog kemijskog spoja moraju biti dovoljno blizu da bi mogle razmjenjivati elektrone („heterojunctions“). Čestice su usto bile dovoljno rahle da omoguće dobar dodir s reaktantima, vodom i ugljikovim dioksidom.

No, to su već tehnički detalji koji su za kemičara poslastica, ali običnom čitatelju znače malo pa ništa. Bitno je da je napravljen katalizator koji djelovanjem svjetlosti pretvara CO₂ u praktički čisti CO, jer pri reakciji nastaje još samo malo metana, CH₄. Veći je problem što za reakciju treba čisti CO₂, što znači da će ga trebati odnekud (iz dima, zraka) izdvajati. No kako bilo da bilo, primjena reakcije redukcije ugljikova dioksida fotokatalizatorom TiO₂/CuPc budi nadu da ćemo pronaći još jedno sredstvo za smanjivanje razine ugljikova dioksida u zraku a time dobiti i novo oružje u borbi za bolju klimatsku budućnost našeg planeta. 

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, posljednje dvije su „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“ i "Anologija hrvatske popularizacije prirodnih znanosti".