طريقة فعالة وربما لذيذة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون

يمكن للمركبات الصالحة للأكل التي تحتوي على السكر والملح والكحول اكتشاف ثاني أكسيد الكربون والتقاطه وتخزينه بشكل فعال

منذ حوالي عام، نشر الكيميائيون من جامعة نورث وسترن وصفتهم لصنع مجموعة جديدة من الهياكل النانوية المكونة من السكر والملح والكحول. الآن، اكتشف نفس الفريق أن هذه المركبات الصالحة للأكل يمكنها اكتشاف ثاني أكسيد الكربون والتقاطه وتخزينه بشكل فعال.

وتشمل البلورات المسامية - المعروفة باسمها العلمي "الأطر المعدنية العضوية، MOFs" - مكونات طبيعية فقط وهي سهلة التحضير، وهو ما يجعلها تتمتع بميزة كبيرة مقارنة بالأطر المعدنية العضوية الأخرى. المواد العادية من هذه العائلة، والتي تكون أيضًا فعالة في امتصاص ثاني أكسيد الكربون، عادة ما يتم إنتاجها من مواد تعتمد على النفط الخام وفي بعض الأحيان تحتوي أيضًا على معادن ثقيلة سامة. الخصائص الأخرى للأطر المعدنية العضوية هي قدرتها على الظهور باللون الأحمر عندما تكون مملوءة بالكامل بثاني أكسيد الكربون، وإمكانية عكس عملية الاصطياد. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Journal of the American Chemical Society.

يقول روس إس. فورغان، أحد الباحثين الذين شاركوا في تأليف الورقة البحثية: "يمكننا أخذ الجزيئات المشتقة من الكربون الموجود في الغلاف الجوي، من خلال عملية التمثيل الضوئي، واستخدامها لالتقاط كمية إضافية من ثاني أكسيد الكربون". "بفضل تحضير موادنا من مواد طبيعية، فإننا لا ننتج مواد غير سامة تمامًا فحسب، بل نقوم أيضًا بتقليل كمية انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بإنتاجها." المكون الرئيسي، جاما سيكلوديكسترين، هو جزيء سكر متجدد بيولوجيا يتم إنتاجه من نشا الذرة. يتم تثبيت جزيئات السكر في مكانها بواسطة ذرات معدنية مشتقة من أملاح مثل بنزوات البوتاسيوم أو هيدروكسيد الروبيديوم، والترتيب الدقيق للسكريات في البلورة هو الذي يمنحها القدرة على التقاط ثاني أكسيد الكربون بنجاح.

"اتضح أن حدثًا غير متوقع إلى حد ما يحدث عندما يتم وضع العديد من جزيئات السكر بجانب بعضها البعض في بيئة أساسية - فهي تبدأ في التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في تفاعل مشابه لتثبيت الأكسجين، وهي العملية التي يتم من خلالها إنتاج السكريات في الطبيعة في المقام الأول"، يلاحظ الباحث الرئيسي. "ونتيجة لهذا التفاعل، يرتبط ثاني أكسيد الكربون بإحكام داخل البلورات، ولكن لا يزال من الممكن إطلاقه بسهولة بعد ذلك."

إن تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الهياكل المعدنية العضوية، وهو أمر غير عادي، أدى إلى تطوير طريقة بسيطة لتحديد اللحظة التي تصل فيها هذه المواد إلى طاقتها الكاملة. وقام الباحثون بوضع جزيء مؤشر، يرصد التغيرات في درجة الحموضة عن طريق تغيير لونه، داخل كل بلورة. عندما تمتلئ بلورات المادة الصفراء بثاني أكسيد الكربون يتغير لونها إلى اللون الأحمر.

إن بساطة المواد الجديدة، إلى جانب تكلفتها المنخفضة وملاءمتها للبيئة، تجعلها مرشحة جيدة للتسويق التجاري في المستقبل. ويضيف أحد الباحثين: "أعتقد أن النتائج التي توصلنا إليها هي دليل استثنائي على إمكانية تطبيق الكيمياء البسيطة على المشاكل المعاصرة مثل احتجاز الكربون وتقنيات الاستشعار."

أخبار الدراسة