Laureaci Nobla z chemii 2025 roku zyskali uznanie świata i szansę, by ich odkrycie pomogło w walce o przyszłość planety, bo największe przełomy rodzą się w mikroskopijnych strukturach. Szkielety metaloorganiczne wyglądają niepozornie, ale kryją w sobie potężny potencjał. Jak torba Hermiony potrafią magazynować znacznie więcej niż wynika z ich objętości. Jak to odkrycie wpłynie na świat jutra?

Prawdziwa torba Hermiony

Pracę nad cząsteczkami przyszłości trwały od 1989 roku, a dzięki stworzeniu stabilnych szkieletów metaloorganicznych (MOF), w 2025 roku skutkowały przyznaniem nagrody Nobla w dziedzinie chemii dla trójki badaczy – Japończyka Susumu Kitagawa, Australijczyka Richard Robson i Amerykaninowi Omar M. Yaghi. Prekursorem w badaniach był Richard Robson, który eksperymentował z próbami połączenia jonów miedzi z czteroramienną cząsteczką. Po wielu próbach udało się stworzyć przestrzenny kryształ o niezwykłej przestrzeni wewnętrznej. Szybko zorientowano się, że cząstki te mają olbrzymi potencjał, co skłoniło naukowców do dalszych badań.

W następstwie badacze z całego świata stworzyli dziesiątki tysięcy różnych MOF. Susumu Kitagawa i Omar Yaghi na przełomie tysiącleci wykonali serię doświadczeń, które wykazały, że szkielety metaloorganiczne mogą być skutecznie modyfikowane, tak aby wykazywały pożądane właściwości. Kluczowe było odkrycie w jaki sposób gazy mogą wpływać i wypływać z tych konstrukcji. Naukowcy sugerują, że dzięki tej technologii możliwe będzie pozyskiwanie wody z powietrza pustynnego oraz wychwytywanie z atmosfery dwutlenku węgla i innych toksycznych gazów, a następnie ich magazynowanie. 

Olof Ramstoem, członek Komitetu Noblowskiego, który przyznawał nagrodę z chemii porównał stworzone szkielety metaloorganiczne do zaczarowanej torebki Hermiony Granger z serii o Harrym Potterze. Zwyczajny wygląd i niewielkie rozmiary nie wskazują, że środek może być tak pojemny. To pokazuje, że prawdziwe przełomy w walce o klimat rodzą się na poziomie atomów i cząsteczek podobnie jak perowskity w fotowoltaice zrewolucjonizowały sposób pozyskiwania energii ze słońca, tak szkielety metaloorganiczne mogą odmienić sposób jej magazynowania i wykorzystania.

Perowskity w służbie obronności? Columbus proponuje nowy kierunek dla technologii

Molekularne magazyny dla planety

Eksperci wskazują na dwa kluczowe obszary, gdzie można wykorzystać potencjał szkieletów metaloorganicznych. Pierwszy z nich to walka z kryzysem klimatycznym. Wyjątkowa porowatość sprawia, że potrafią działać jak gąbki na poziomie molekularnym wychwytując, separując i magazynując duże ilości gazów cieplarnianych. Może to znacząco ulepszyć technologie wychwytywania dwutlenku węgla i innych szkodliwych gazów bezpośrednio z kominów elektrowni i fabryk. W przeciwieństwie do innych obecnie znanych metod, proces ten mógłby się odbywać przy mniejszym zużyciu energii elektrycznej, co może być znacznie bardziej opłacalne. Odpowiednie konfiguracje tych szkieletów pozwoliłby na selektywne wychwytywanie poszczególnych związków i otwiera drogę do późniejszych prób ich recyklingu.

Szkielety metaloorganiczne mogą również znaleźć zastosowanie w energetyce przyszłości. Dzięki zdolności do magazynowania wodoru pod niskim ciśnieniem otwierają drogę do rozwoju czystych technologii wodorowych. Do tej pory zastosowanie wodoru jako paliwa transporcie wiązało się z ograniczeniami związanymi z trudnościami w bezpiecznym i efektywnym magazynowaniu wodoru. Gaz ten jest niezwykle lekki i wymaga albo bardzo wysokiego ciśnienia (do 700 barów), albo niskich temperatur, by utrzymać go w stanie ciekłym. Odpowiedzią na te problemy mogą być specjalnie stworzone MOFy.

Wiele firm inwestuje w tą technologię mając nadzieję, że uda się stworzyć rozwiązania przyszłości – mechanizmy odzyskiwania wody z powietrza w regionach dotkniętych suszą lub w na innych planetach. W połączeniu z energią słoneczną takie systemy mogłyby działać bezemisyjnie i niezależnie od infrastruktury tworzyć autonomiczne źródła wody pitnej z wilgoci atmosferycznej. Eksperci są zdania, że jeśli naukowcom uda się zintegrować MOF-y z przemysłem na dużą skalę, to mogą one stać się jednym z filarów technologicznej rewolucji, która pomoże naszej planecie z redukcją efektów zmian klimatycznych.

Twórcy technologii jutra

Choć trójka laureatów Nobla z chemii 2025 roku nie podzieli między sobą wielkiej fortuny, bo tylko 11 mln koron szwedzkich (ponad 4,2 miliona złotych), to ich osiągnięcie ma wartość nieporównywalnie większą. Otrzymali także coś, czego nie da się przeliczyć na pieniądze – możliwość zwrócenia uwagi świata biznesu na ich dokonania, a tym samym – uzyskanie wyższego finansowania swoich badań. 

Japończyk Susumu Kitagawa z Uniwersytetu w Kyoto, Australijczyk Richard Robson z Uniwersytetu w Melbourne oraz urodzony w Jordanii Amerykanin Omar M. Yaghi pracujący dla Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley oprócz uznania świata nauki zyskali także możliwość zapisania się złotymi zgłoskami na kartach historii o ratowaniu klimatu i przyszłości planety.

Zobacz też: COP30: zamiast redukcji – wzrost paliw kopalnych. Co z Porozumieniem paryskim?

Źródła: nobelprize.org, berkeley.edu, Reuters, PAP, National Geographic, 

Fot. Canva (Andrey Prokhorov)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.