البيئة والطاقة

ابتكار طريقة للتخلص من ثاني أكسيد الكربون بصورة أسرع وأرخص وأكفأ

وجد العلماء أن مادة محفزة جديدة تستطيع تفكيك ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية مفيدة بصورة أسرع وأرخص وبكفاءة أعلى من الطريقة القياسية، وفقًا لتقرير نشره فريق من الباحثين في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم. وقد يتيح هذا الاكتشاف تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود اقتصادي.

وثاني أكسيد الكربون غاز مستقر ووفير في بيئاتنا، إلى درجة أن ثاني أكسيد الكربون الإضافي في الجو يؤدي إلى تغيير مناخ الأرض. ويعمل الكيميائيون على إيجاد طرائق فعالة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات مفيدة أخرى، لكن استقرار ثاني أكسيد الكربون يجعل هذا صعبًا؛ فمن الصعب جعله يتفاعل مع أي مادة أخرى.

وتعمل أفضل تقنية اليوم على تفكيك ثاني أكسيد الكربون كهربائيًا إلى أجزاء تتفاعل كيميائيًا، باستخدام محفز مصنوع من البلاتين، إلا أن البلاتين معدن نادر ومكلف.

وتمكّن فريق من الباحثين بقيادة يونجتاو منج، وهو طالب دراسات عليا سابق في جامعة كونيتيكت في مختبر ستيف سويب، ومدير معهد علوم المواد، وباحث في جامعة ستانفورد، من تطوير طريقة أفضل. وابتكروا خلية كهروكيميائية مملوءة بمحفز رغوي مسامي مصنوع من النيكل والحديد، وكلا المعدنين رخيص ووفير. وعندما يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى الخلية الكهروكيميائية، ويطبَّق عليه جهد كهربائي، يساعد المحفز ثاني أكسيد الكربون (ذرة كربون مرتبطة بذرتي أكسجين) على تفكيك رابط ذرة أكسجين منهما لتكوين أول أكسيد الكربون (ذرة كربون مرتبطة بذرة أكسجين واحدة). ويتفاعل أول أكسيد الكربون بسهولة، وهو مفيد في إنتاج أنواع كثيرة من المواد الكيميائية، كالبلاستيك ووقود السيارات. ويعمل محفز النيكل والحديد بصورة ممتازة وكفاءة أعلى من العملية باهظة الثمن التي تستخدم البلاتين. وتمتاز الخلية الكهروكيميائية التي تستخدم محفز النيكل والحديد بكفاءة تقارب 100%.

وقال سويب «إنها عملية مذهلة، إذ نحصل عادة في الأنظمة الجيدة على كفاءة تتراوح بين 90% و95%، لكنها لا تكون مستقرة، أو لا تعمل بالجهد المنخفض ذاته، أو تكون مكلفة.» وتحقق الطريقة الجديدة معايير أفضل في كل المجالات.

واستخدم مختبر سويب المجهر الإلكتروني لإجراء مسح ضوئي لرسم خريطة للمقاطع العرضية لمحفز النيكل والحديد، للكشف عن بنيته الداخلية. وهو مكون من كربونات هيدروكسيد الحديد والنيكل، وله بنية مسامية تتيح لغاز ثاني أكسيد الكربون التدفق عبره. وأظهر فحص سويب المجهري أن المحفز ظل على حاله، ولم تتضاءل فعاليته عند استخدامه.

والخطوة المقبلة في هذه العملية معرفة إن كان تعميمها ممكن على نطاق أوسع، وتصنيع المحفز بكميات كبيرة، واختباره في المجالات الصناعية، مثل محطات توليد الطاقة التي تنتج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون على هيئة نفايات.

– المصدر: ابتكار طريقة للتخلص من ثاني أكسيد الكربون بصورة أسرع وأرخص وأكفأ على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.