Transformer une quantité abondante de dioxyde de carbone en une matière première chimique retirerait de la valeur au gaz à effet de serre. Cependant, l'approche traditionnelle est coûteuse et produit des sous-produits indésirables. Maintenant, scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory, dirigé par le Dr John Linehan et le Dr Aaron Appel, conçu un catalyseur hydrosoluble pour cette transformation. Ils l'ont fait en comprenant chacune des étapes de la conversion du dioxyde de carbone en formate. Ils se sont penchés sur l'impact attendu du changement des conditions de réaction d'un solvant non respectueux de l'environnement à l'eau. Changer les conditions a rendu la réaction favorable d'un point de vue énergétique.

Un puissant gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone est abondant et facilement disponible. Il pourrait être utilisé comme matière première de carbone ou précurseur de carburant chimique. Le catalyseur de l'équipe convertit le dioxyde de carbone en formate. Ce système de catalyseur présente trois avantages distincts par rapport aux procédés traditionnels. D'abord, il utilise de l'eau, qui est un solvant vert. Seconde, le catalyseur utilise du nickel, beaucoup plus disponible que le platine et d'autres métaux rares. Finalement, il utilise du bicarbonate de sodium comme base, plutôt que des produits chimiques plus chers.

De nombreux exemples de catalyseurs de métaux de transition précieux pour la transformation du dioxyde de carbone en une charge d'alimentation en carbone ou en un carburant chimique ont été rapportés. La majorité de ces systèmes fonctionne dans des solvants organiques et utilise de grandes quantités de bases organiques, qui créent des problèmes de gaspillage et de coûts. Les scientifiques ont conçu, synthétisé et testé un catalyseur au nickel soluble dans l'eau. Lorsqu'il est chauffé dans du bicarbonate de sodium aqueux en présence de hautes pressions d'hydrogène et de dioxyde de carbone, il donne du formiate. Dans des conditions optimisées, ~270 renouvellements (mole de formiate par mole de catalyseur) ont été obtenus à 80 °C en 3,7 heures. Les scientifiques ont déterminé expérimentalement que la vitesse catalytique lente est due au fait que le transfert d'un hydrure du complexe de nickel au dioxyde de carbone n'est que légèrement favorable (1 kcal/mol). Sachant que la réaction fonctionne dans l'eau et utilise des ressources moins coûteuses ouvre les portes pour créer plus rapidement, catalyseurs de métaux de transition de première rangée plus efficaces pour la conversion du dioxyde de carbone.