Σε παγκόσμιο επίπεδο, τα θέματα που αφορούν στην εξοικονόμηση ενέργειας, την παραγωγή και χρήση πράσινης ενέργειας με ταυτόχρονη μείωση της εξάρτησης μας από τα ορυκτά καύσιμα καθώς και στην προστασία του περιβάλλοντος, αποτελούν τους βασικούς πυλώνες με στόχο τη βιώσιμη ανάπτυξη.

Tο έργο GreenMat στοχεύει στην χρήση καινοτόμων υλικών για την αποτελεσματική παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου, την εξοικονόμηση ενέργειας σε κτήρια, την δέσμευση CO2 και τη μετατροπή του σε χημικά υψηλότερης αξίας καθώς και στον καθαρισμό του νερού. Η επιτυχής αντιμετώπιση των προτεινόμενων εφαρμογών απαιτεί σημαντική συνέργια και συμπληρωματικότητα σε θέματα α) σχεδιασμού και σύνθεσης υλικών, β) δομικού και φυσικο-χημικού χαρακτηρισμού, γ) μελέτης των ιδιοτήτων τους και δ) βελτιστοποίηση της απόδοσης τους.

Πιο συγκεκριμένα, η παραγωγή «πράσινου» υδρογόνου θα επιτευχθεί χρησιμοποιώντας:

• προηγμένες υβριδικών-καταλυτικές διατάξεις βασισμένες σε μοριακούς καταλύτες για την διάσπαση Η2Ο υποστηριζόμενους σε ιεραρχικά ανεπτυγμένες νανο-επιφάνειες,
• προηγμένες φωτοκαταλυτικών διατάξεις για την διάσπαση νερού,
• νανο-βιοκαταλυτικά συστήματα για τη βιολογική παραγωγή υδρογόνου από βιομάζα και συγκεκριμένα από αγροτοβιομηχανικά και αστικά οργανικά απορρίμματα, χρησιμοποιώντας ακινητοποιημένα ένζυμα και κύτταρα ζυμωτικών μικροοργανισμών σε πορώδεις νανοδομές άνθρακα.

Για την αποτελεσματική αποθήκευση υδρογόνου, θα αναπτυχθούν:

• καινοτόμα πορώδη υλικών τύπου metal-organic frameworks (MOFs) με υψηλή ειδική επιφάνεια και κατάλληλο μέγεθος πόρων εφαρμόζοντας την δικτυωτή χημεία (reticular chemistry),
• νέες πορώδης υβριδικές δομές άνθρακα (hierarchical porous carbons και carbon cuboids) εμπλουτισμένες με μαγνήσιο διαστάσεων ελαχίστων νανομέτρων, με αυξημένη ικανότητα αποθήκευσης υδρογόνου, σε την μορφή υδριδίου.

Για την δέσμευση και μετατροπή CO2 σε χημικά υψηλότερης αξίας, θα αναπτυχθούν:

• καινοτόμοι υβριδικοί νανοβιοκαταλύτες για τη δέσμευση, αποθήκευση και βιομετατροπή του CO2 σε φορμικό οξύ μεθανόλη ή και υδρογόνο.
• νέα νανοδομημένα καταλυτικά υλικά (ενεργές φάσεις Ni, NiRu ή NiFe) σε υποστρώματα ειδικών νανο-σχημάτων (Gd2O3, Pr2O3, ZrO2, CeO2) για τις αντιδράσεις Sabatier
• προηγμένες φωτοκαταλυτικές διατάξεις για τη παραγωγή C1 (HCOOH) με χρήση ηλιακού φωτός και ήπια ηλεκτο-υποβηήθηση, εφαρμόζοντας αναγωγική τεχνολογία Flame-Spray-Pyrolysis (Α-FSP) και απευθείας απόθεση σε 2D επιφάνειες ή 3D-πορώδη αγώγιμα υποστρώματα.

Για την εξοικονόμηση ενέργειας σε κτήρια, θα αναπτυχθούν:

• νέοι σταθεροποιητές σχήματος (shape stabilizers, SS) για υλικά μεταβολής φάσης (Phase Change Materials, PCMs) που βασίζονται σε πορώδεις ανθρακούχες ή κεραμικές μήτρες για εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας λανθάνουσας θερμότητας (Latent Heat Thermal Energy Storage: LHTES).

Για τον καθαρισμό νερού, θα αναπτυχθούν:

• προηγμένα ροφητικά υλικά (οξείδια του γραφενίου και παράγωγα του, υβριδικές πορώδεις δομές άνθρακα τροποποιημένα με μεταλλικά νανοσωματίδια και οξείδια) για την απομάκρυνση επιλεγμένων ρύπων (φαρμακευτικές ενώσεις και τοξικά ιόντα όπως Cr6+) στην ασυνεχή και συνεχή ροή καθώς και σε πιλοτική μονάδα ρόφησης.
• προηγμένα φωτοκαταλυτικά υλικά με νανοτελείες άνθρακα διαφόρων διαμορφώσεων για την απομάκρυνση επιλεγμένων ρύπων σε αντιδραστήρες εργαστηριακής και πιλοτικής κλίμακας.
• καινοτόμες μεμβράνες διήθησης με βάση το βιογραφένιο και άλλα 2D υλικά.
• νανοβιοκαταλύτες με την ενσωμάτωση οξειδοαναγωγικών ενζύμων μυκήτων σε μαγνητικά νανοϋλικά για τη βιοαποδόμηση οργανικών ρύπων.