تحويل الغازات الدفيئة إلى وقود

تمكن علماء من معهد الهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو في سنغافورة (IBN) من اكتشاف الإمكانات الكامنة في ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد الغازات الدفيئة الشائعة، من خلال تحويله إلى منتج أكثر فائدة.

وذكر العلماء في المجلة العلمية Angewandte Chemie أنه من خلال استخدام المحفزات العضوية في عملية خفيفة وغير سامة، نجحوا في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول، وهي مادة خام صناعية مهمة يمكن استخدامها أيضًا كوقود حيوي "نظيف". .

المحفزات العضوية هي محفزات تتكون من عناصر غير معدنية موجودة في المركبات العضوية. ومن أمثلة المحفزات من هذه العائلة، حيث تكون المحفزات مواد مستقرة وسهلة التخزين، هي المادة IMes (1,3،2,4,6-bis-(XNUMX،XNUMX،XNUMX trimethylphenyl)imidazolylidene). أنها لا تحتوي على معادن ثقيلة سامة ويمكن إنتاجها بسهولة ودون تكاليف عالية.

تفاعل العلماء مع ثاني أكسيد الكربون مع الكربينات الحلقية غير المتجانسة (NHCs)، وهي محفزات عضوية جديدة. على عكس المحفزات المعدنية الثقيلة، التي تحتوي على مكونات سامة وغير مستقرة، فإن هذه المحفزات مستقرة - حتى في وجود الأكسجين. ولذلك فإن التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون وهذه المحفزات يمكن أن يحدث في ظروف معتدلة وفي الهواء الجاف.

وأظهر الباحثون أنه لا يلزم سوى كمية صغيرة من هذه المحفزات لبدء بداية نشاط ثاني أكسيد الكربون في التفاعل. "تتمتع هذه المحفزات بقدرة هائلة على تنشيط وتثبيت ثاني أكسيد الكربون. يقول الباحث الرئيسي: "يمكن لأبحاثنا أن تساهم في تحويل ثاني أكسيد الكربون الزائد، الذي يتم إنشاؤه في البيئة، إلى منتجات مفيدة مثل الميثانول".

وتضاف إلى ثاني أكسيد الكربون المنشط بواسطة هذه المحفزات مادة هيدروسيلان، وهي مزيج من السيليكا والهيدروجين، ويتم تحويل ناتج هذا التفاعل إلى ميثانول عن طريق إضافة الماء في عملية التحلل المائي.

يشرح الباحث الرئيسي: "يوفر الهيدروسيلان الهيدروجين، الذي يرتبط بثاني أكسيد الكربون من خلال تفاعل الأكسدة والاختزال. يتم تحفيز هذا التخفيض من ثاني أكسيد الكربون بكفاءة بواسطة المحفزات لدينا حتى في درجة حرارة الغرفة. يمكن الحصول على الميثانول بسهولة من هذه العملية.

وفي دراساتنا السابقة لهذه المواد اكتشفنا تطبيقاتها المتعددة كعوامل مضادة للأكسدة في مكافحة الأمراض التنكسية، وكمحفزات فعالة في تحويل السكريات إلى مصدر بديل للطاقة. لقد أثبتنا الآن أنه يمكن أيضًا استخدام هذه المحفزات بنجاح في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول، مما يساعد على إطلاق الإمكانات الكامنة في هذا الغاز."

في المحاولات السابقة لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات أكثر فائدة، كانت هناك حاجة إلى كميات أكبر من الطاقة وأوقات تفاعل أطول. كما أنها تطلبت محفزات معدنية انتقالية، وهي باهظة الثمن وغير مستقرة في الأكسجين. وتحاول الأبحاث النشطة في المعهد الآن إيجاد بدائل أرخص لكواشف الهيدروسيلان بحيث يصبح الإنتاج الصناعي على نطاق واسع للميثانول أرخص.

إعلان الباحثين في الجامعة