حدد فريق من المهندسين الكيميائيين مؤخرًا العاملين الرئيسيين اللذين يحددان طبيعة المحفز الأمثل لتحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى وقود سائل. سيكون البحث نفسه قادرًا على المساعدة في تطوير محفزات مبتكرة ستكون فعالة بشكل خاص ورخيصة أيضًا
[ترجمة د.نحماني موشيه]
حدد فريق من المهندسين الكيميائيين من جامعة بيتسبرغ مؤخرًا العاملين الرئيسيين اللذين يحددان طبيعة المحفز الأمثل المستخدم لتحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى وقود سائل. ستكون نتائج البحث، التي نُشرت منذ فترة طويلة في المجلة العلمية ACS Catalogy، قادرة على المساعدة في تطوير محفزات مبتكرة ستكون فعالة ورخيصة بشكل خاص.
تخيل محطة لتوليد الكهرباء تستخدم الكمية الزائدة من ثاني أكسيد الكربون التي كانت تنبعث إلى البيئة من احتراق الوقود الأحفوري وتحولها مرة أخرى إلى وقود. الآن، تخيل أن نفس المصنع يستخدم فقط كمية صغيرة من الماء والطاقة من أشعة الشمس لتشغيله الكامل. لن يحرق المصنع الوقود الأحفوري، بل سيعمل في الواقع على تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي أثناء عمليات الإنتاج. منذ آلاف السنين، استخدمت هذه النباتات الطبيعية الماء وأشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون لإنتاج السكريات التي تعتبر مواد خام للوقود. ويعتمد العلماء الآن في جميع أنحاء العالم هذه الآلية التي تعتمدها النباتات في الطبيعة لإنتاج الطاقة.
وقال كارل جونسون، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية بجامعة بيتسبرغ والباحث الرئيسي: "نحن نحاول تسريع دورة الكربون الطبيعية وجعلها أكثر كفاءة". "ليست هناك حاجة لإهدار الطاقة على كل الإضافات اللازمة لنمو النباتات، وستكون النتيجة دورة كربون من صنع الإنسان تنتج الوقود السائل." ومع ذلك، هناك تحذير واحد - ثاني أكسيد الكربون هو جزيء مستقر للغاية، وبالتالي يلزم كمية كبيرة من الطاقة لجعله يتفاعل. إحدى الطرق لاستخدام كمية زائدة من ثاني أكسيد الكربون، CO2، هي إزالة ذرة أكسجين واحدة ودمج الجزيء المتبقي، أول أكسيد الكربون (CO) مع جزيء الهيدروجين (H2) لتكوين الميثانول (CH3-OH). ومع ذلك، خلال هذه المرحلة من الضروري تسخين الظهر إلى درجة حرارة 1000 درجة مئوية، وهي درجة حرارة يصعب الحفاظ عليها مع مرور الوقت، خاصة عندما يكون المصدر الوحيد المتاح للطاقة هو الشمس.
قد يتسبب المحفز في مشاركة ثاني أكسيد الكربون في التفاعل عند درجات حرارة أقل بكثير. يقوم الباحثون بتجربة مواد مختلفة تسبب انقسام ثاني أكسيد الكربون حتى في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، فإن هذه المحفزات النشطة، في معظمها، باهظة الثمن للغاية بحيث لا يمكن استخدامها على نطاق صناعي، خاصة في ضوء مقارنة أسعارها بأسعار الوقود الأحفوري كمصدر رخيص للطاقة. إن السعر المنخفض والتوزيع الواسع النطاق للوقود الأحفوري يمنع العديد من الشركات من الاستثمار في الأبحاث المكلفة والصعبة لتطوير محفزات جديدة. الدراسة التي تحمل عنوان: "فحص شظايا زوج لويس من أجل الهدرجة التحفيزية لثاني أكسيد الكربون في UiO-2 الوظيفية"، توفر للباحثين نقطة بداية جيدة جدًا فيما يتعلق بمسار البحث الفعال للمحفز الأمثل.
اختبر الباحثون سلسلة من ثماني مجموعات وظيفية مختلفة من أزواج لويس الحمضية والقاعدية (أزواج لويس باختصار)، وهي مركبات نشطة للغاية تستخدم كمحفزات. لقد وجدوا عاملين مسؤولين عن فعالية المحفز: (1) طاقة امتصاص الهيدروجين و(2) الصلابة (مقياس الفجوة بين احتمال التأين وتقارب الإلكترون) لأزواج لويس. وفي ضوء هذا الاستنتاج، يعتزم الباحثون العمل بالتعاون مع باحثين آخرين لإيجاد محفزات أكثر كفاءة، الأمر الذي من شأنه أن يقرب الباحثين من بناء محطات لإنتاج الكهرباء على شكل وقود سائل مع تقليل كمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
