"الإسفنجة" التي تمتص ثاني أكسيد الكربون

يمكن للمواد البلاستيكية التي تشبه إلى حد كبير المواد البلاستيكية المستخدمة في تغليف المواد الغذائية أن تلعب دورًا مهمًا في خطة الرئيس أوباما لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 30٪ بحلول عام 2030.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
يمكن للإسفنجة المصنوعة من البلاستيك التي تمتص ثاني أكسيد الكربون الناتج عن غازات الدفيئة أن تسهل انتقالنا من الوقود الأحفوري الملوث إلى مصادر الطاقة الجديدة مثل الهيدروجين.

من الممكن أن يلعب البلاستيك الذي يشبه إلى حد كبير المواد البلاستيكية المستخدمة في تغليف المواد الغذائية دوراً مهماً في خطة الرئيس أوباما لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 30% بحلول عام 2030. ومن الممكن دمج المادة نفسها في مداخن محطات الطاقة. يعد التقرير الخاص بهذه المادة واحدًا من حوالي 12,000 عرض تقديمي سيتم تقديمها في الاجتماع والمعرض الوطني رقم 248 للجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS)، وهي أكبر جمعية علمية في العالم.

"إن السمات الرئيسية لهذا البوليمر هي استقراره وإنتاجه الرخيص وقدرته على امتصاص ثاني أكسيد الكربون بطريقة فعالة بشكل خاص. يقول الدكتور أندرو كوبر: "إن المادة جاهزة وراغبة في العمل في بيئة العالم الحقيقي". وفي المستقبل القريب، عندما يتم استخدام تكنولوجيا خلايا الوقود، ستكون هذه المادة الماصة قادرة على دفعنا بشكل كبير نحو تقنيات خالية من الانبعاثات."

الاستخدام الأكثر شيوعًا للمواد التي تمتص ثاني أكسيد الكربون يتم في سياق إزالة ملوثات الغازات الدفيئة التي تأتي من مداخن محطات الطاقة، حيث يتم حرق الوقود الأحفوري، مثل الفحم أو الغاز، لإنتاج الكهرباء. ومع ذلك، يخطط فريق الباحثين أن تكون المادة المازة - وهي بوليمر عضوي دقيق المسام - والتي تأتي من تطبيقات أخرى، قادرة على تقليل التلوث الناتج عن هذه الغازات.

ستكون المادة الجديدة جزءًا من تقنية جديدة تُعرف باسم "الدورة المركبة للتغويز المتكاملة (IGCC)" القادرة على تحويل الوقود الأحفوري إلى غاز الهيدروجين. يحمل الهيدروجين وعدًا كبيرًا للاستخدام في السيارات التي تعمل بخلايا الوقود وفي مرافق توليد الكهرباء، لأنه لا يسبب أي تلوث تقريبًا. التكنولوجيا الجديدة (IGCC) هي تقنية جسرية مصممة لدفع الاقتصاد القائم على غاز الهيدروجين، أو الانتقال إلى وقود الهيدروجين، مع الاستمرار في استخدام البنية التحتية للوقود الأحفوري. ومع ذلك، فإن التكنولوجيا الجديدة تنتج خليطا من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، والذي يجب فصله.

ويقول الدكتور كوبر، من جامعة ليفربول، إن الإسفنج يعمل بشكل أفضل في ظل ظروف الضغوط العالية الموجودة على أي حال أثناء العملية التي تتم بمساعدة تقنية IGCC. وعلى غرار إسفنجة المطبخ التي تنتفخ بعد ابتلاع الماء، تنتفخ المادة الماصة قليلاً عندما تحبس ثاني أكسيد الكربون في مساحات صغيرة بين جزيئاتها. ويوضح الباحث الرئيسي أنه عندما ينخفض ​​الضغط، تنقبض المادة الماصة وتطلق ثاني أكسيد الكربون الذي يمكن جمعه وتخزينه لاستخدامه في المستقبل، أو تحويله مباشرة إلى مركبات كربون مفيدة.

يتم إنتاج المادة الماصة الجديدة، على شكل مسحوق بني يشبه الرمل، عن طريق ربط كتل من جزيئات الكربون الصغيرة لتشكيل شبكة. ويوضح الباحث أن مصدر الإلهام لاستخدام هذا الهيكل جاء من مادة البوليسترين، وهو بلاستيك يستخدم في مواد التعبئة والتغليف والرغاوي البلاستيكية. من المعروف أن البوليسترين قادر على امتصاص كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون بنفس عملية الامتصاص. من مميزات استخدام البوليمرات أنها مستقرة جدًا. يمكن أن تكون المادة مستقرة حتى عند غليها في الحمض، مما يثبت أنها يمكن أن تعمل في الظروف القاسية لمحطات الطاقة ومداخنها حيث تشتد الحاجة إلى امتصاص ثاني أكسيد الكربون. أما أنظمة امتصاص ثاني أكسيد الكربون الأخرى - سواء كانت تتكون من مواد بلاستيكية أو معادن أو في صورة سائلة - فهي ليست بنفس كفاءة النظام الجديد.

ميزة أخرى للمادة الماصة الجديدة تكمن في قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي دون امتصاص بخار الماء أيضًا، مما قد يؤدي إلى تلف المواد الأخرى وتقليل فعاليتها. كما أن السعر المنخفض للإسفنجة الجديدة يجعلها بوليمرًا جذابًا. ويشير الباحث إلى أنه "بالمقارنة مع المواد الماصة الأخرى، فإن البوليمرات لدينا رخيصة الثمن"، ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن جزيئات الكربون المستخدمة لإنتاجها رخيصة. "وبشكل أساسي، يمكن أيضًا إعادة استخدامها، كما أنها تتمتع بفترة صلاحية طويلة بسبب ثباتها الكيميائي الكبير."

ويصف الباحثون أيضًا الطرق التي يمكن من خلالها تكييف البوليمر المسامي الصغير الخاص بهم للاستخدام في المداخن ومجاري العادم الأخرى (مثل عوادم السيارات). ويوضح الباحث أنه سيكون من السهل جدًا إدخال البوليمرات الممتصة في الأغشية والمرشحات المستخدمة حاليًا لإزالة ثاني أكسيد الكربون في مداخن محطات الطاقة. يوضح الباحث الرئيسي أن الجمع بين نظامين للامتزاز يمكن أن يعزز امتصاصًا أفضل من خلال الاستفادة من نقاط القوة في كل نظام من الأنظمة المنفصلة.

أخبار الدراسة