نجح الكيميائيون في تحويل السليلوز - وهو الكربوهيدرات النباتية الأكثر شيوعًا - مباشرةً إلى وحدة بناء كيميائية تسمى HMF في خطوة واحدة.
ويأمل الباحثون في تحويل النباتات إلى بدائل متجددة وغير ملوثة للنفط الخام. وللقيام بذلك، يجب عليهم أن يتعلموا كيفية تحويل الكتلة الحيوية النباتية إلى وحدات بناء لتحضير المواد البلاستيكية والوقود بكفاءة ورخيصة. وفي دراسة جديدة في هذا المجال، تمكن الكيميائيون من تحويل السليلوز - وهو الكربوهيدرات النباتية الأكثر شيوعا - مباشرة إلى وحدة بناء كيميائية تسمى HMF في خطوة واحدة.
وتستند النتائج الجديدة إلى الأبحاث السابقة التي أجراها باحثون من وزارة الطاقة في المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ. وفي هذه الدراسة، تمكن العلماء من إنتاج HMF من السكريات البسيطة المشتقة من السليلوز. وتمكن الباحثون من تطوير طريقة تجاوزت خطوة إنتاج السكر وانتقلت مباشرة من السليلوز إلى HMF. تنتج هذه العملية البسيطة المادة المهمة ذات الاستخدام العالي وتمكن من استخدام السليلوز الخام كمادة أولية.
وقال الكيميائي كونراد تشانغ، أحد قادة الدراسة الجديدة: "في الكتل الحيوية، مثل الخشب وسيقان الذرة وقصب السكر، يعد السليلوز البوليمر الأكثر شيوعًا الذي يحاول الباحثون تحويله إلى وقود حيوي ومواد بلاستيكية".
يمكن استخدام HMF، المعروف أيضًا باسمه العلمي 5-هيدروكسي ميثيل فورفورال، ككتلة بناء للمواد البلاستيكية والوقود الحيوي مثل البنزين والديزل، وهي أنواع وقود مشابهة جدًا لتلك التي يتم الحصول عليها عن طريق معالجة النفط الخام. في دراستهم السابقة، استخدم الباحثون مادة كيميائية ومذيبًا يُعرف بالسائل الأيوني لتحويل السكريات البسيطة إلى HMF.
وكانت المادة الكيميائية، وهي ملح كلوريد لمعدن يعرف باسم كلوريد الكروم، قادرة على تحويل السكر إلى HMF نظيف للغاية. ومع ذلك، لكي يتم استخدام السليلوز كمصدر مباشر من الطبيعة، لا يزال يتعين على فريق البحث تحليل السليلوز إلى سكريات أبسط. أراد الباحثون فحص كيفية تخطي هذه الخطوة تمامًا.
يتمتع السائل الأيوني بميزة إضافية تتمثل في قدرته على إذابة السليلوز، وهي عملية ليست في العادة بهذه البساطة. تعمل المواد المعروفة باسم المحفزات على تسريع تحويل السليلوز إلى مادة HMF. بعد تجربة محفزات مختلفة من عائلة كلوريد المعدن التي تعمل في المذيب الأيوني، وجد الباحثون زوجًا من المحفزات يعمل بشكل جيد: مزيج من كلوريد النحاس وكلوريد الكروم عند درجة حرارة 120 درجة مئوية كان قادرًا على تحطيم السليلوز دون الحاجة إلى ذلك. تشكيل المنتجات الثانوية غير المرغوب فيها.
وفي تجارب إضافية، اختبر الباحثون فعالية طريقتهم مقارنة باستخدام الحمض، وهي طريقة معروفة وشائعة لإذابة السليلوز. يعمل نظام كلوريدات المعادن داخل السائل الأيوني بشكل أسرع بعشر مرات من الحمض وحده وفي درجات حرارة أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك، سمح زوج المحفزات للباحثين بتجنب استخدام مركب آخر تم اختباره، وهو حمض معدني معروف بقدرته على تحطيم مادة HMF.
أثناء تحسين طريقتهم، وجد الباحثون أنهم كانوا قادرين على تحقيق استخدام عالٍ لمادة HMF باستمرار - حيث قاموا بتحويل سبعة وخمسين بالمائة من محتوى السكر في السليلوز إلى HMF في خطوة واحدة. وتمكن الباحثون من الحصول على أكثر من تسعين بالمائة من المادة المستخرجة وكان المنتج النهائي للعملية برمتها نقيًا بنسبة ستة وتسعين بالمائة.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام نظام الكلوريدات المعدنية والسائل الأيوني عدة مرات دون فقدان فعاليته. إن القدرة على إعادة تدوير المواد في هذه العملية ستؤدي إلى تقليل تكلفة إنتاج المادة الأساسية HMF.
"مقالتنا هي اختراق هائل. ومن خلال اقتران خطوات تحلل السليلوز وتحويل السكر، فإننا قريبون جدًا من طريقة من خطوة واحدة لتحويل الكتلة الحيوية الخام من الطبيعة إلى مادة كيميائية مهمة - وهي طريقة يمكن استخدامها بسهولة لصنع وقود السيارات أو تصنيع المواد البلاستيكية أو غيرها من المنتجات البترولية. قال جيم أمونيت، عالم الكيمياء الجيولوجية والمؤلف المشارك للمقال. "هذا النوع من التقدم يمكن أن يساعدنا في تقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري."
تعليقات 8
ايتسيك:
خطوة مع الزمن!
http://www.themarker.com/tmc/article.jhtml?ElementId=skira20090521_1086966
http://www.energianews.com/article.php?id=2938
أعتقد أنك تقصد الاندماج النووي العادي الذي فيه تقدم وليس برد (والذي يعتبر إلى حد ما حجر الفلاسفة في الفيزياء الحديثة).
إن بوتقة الصهر التجريبية قيد الإنشاء موجودة منذ عقود، إلا أنها لم تصل إلى مرحلة الاشتعال في العملية لأن درجات الحرارة المرتفعة مطلوبة. وهو ما نأمل أن نصل إليه اليوم بعد التقدم في تطوير الليزر.
מיכאל
أتفق مع السطر الأخير الذي كتبته..
طازج:
لماذا نتحدث فقط؟
هل قمت فعلاً بحساب المساحة اللازمة لإنتاج الطاقة؟
هل قمت بذلك مع الأخذ في الاعتبار جميع أشكال توليد السليلوز (بما في ذلك عن طريق تعليق الطحالب)؟
هل يمكنك أن تبين لنا الحسابات؟
الطاقة النووية ليست واقعية مع تكنولوجيا اليوم لأن موارد المواد الانشطارية محدودة (تشير الحسابات التي تم إجراؤها إلى مدى يتراوح بين 20 إلى 30 عامًا حتى نفادها جميعًا إذا كانت المصدر الوحيد للطاقة المستخدمة).
صحيح أن هناك تقدماً في مسألة الاندماج البارد وقد يكون هذا حلاً جيداً في المستقبل.
وصحيح أيضًا أن الإشعاع الشمسي الذي يحب أتباع الطاقة النووية تجاهله يمكن أن يؤدي المهمة بالفعل اليوم.
وفي الوقت نفسه - لا حرج في التحقق من جميع البدائل.
حتى لو نجح الباحثون في إنتاج HMF مباشرة، فهذا ليس حلاً جيدًا بما فيه الكفاية لمشكلة الطاقة، لأنه حتى لو أصبح سطح الأرض بأكمله مجالًا متناميًا لـ HMF، فإنه لن يفي باحتياجات العالم من الطاقة. علاوة على ذلك، ستتم زراعة المحاصيل، من بين أمور أخرى، في مناطق الغابة بغرض جني الأموال من مؤسسة HMF، الأمر الذي سيؤدي بوضوح إلى تفاقم المشكلة البيئية.
الحل الوحيد المتاح اليوم هو الطاقة النووية، وإذا نجحوا في تحقيق الاندماج البارد، والذي توجد اليوم دلائل على أن هذا قد يكون على وشك الحدوث، فهذا هو الأفضل.
متى سيخترعون شجرة المال ..............؟؟ 🙂
لقد قرأنا الكثير في هذا الموقع عن الطاقات البديلة. سواء في التحويلات الفعالة أو في حصاد الطاقة الضوئية... في هذه الأثناء هذه مجرد إمكانات مستقبلية ولم نسمع بعد عن مصانع ضخمة تنتج الوقود الأخضر أو سيارات تعمل بالهواء والماء. من المؤكد أن التطورات مهمة، ولكن من المهم أيضًا الحديث عن التوقعات بشأن متى ستنضج ومدى قدرتها على توفير الاستهلاك البشري وفقًا للطلب العالمي.
فبدلاً من التحول إلى النفط الخام والمثير للاشمئزاز، دعهم يسعون إلى إنتاج الوقود الحيوي منه وليس أي مادة ملوثة أخرى.