دانشمندان دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر شیکاگو روشی را برای تبدیل دی اکسید کربن (CO2) به سوخت های پاک و مواد شیمیایی مفید با بازدهی نزدیک به 100٪ توسعه داده اند. این پیشرفت می تواند با ایجاد یک حلقه انرژی پاک که انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد، مبارزه با تغییرات آب و هوایی را متحول کند.
این به یک چالش حیاتی اشاره شده توسط آژانس بین المللی انرژی (IEA) میپردازد که تخمین میزند فناوری های جذب، استفاده و ذخیره سازی کربن (CCUS) میتوانند به طور قابل توجهی انتشار CO2 جهانی را تا سال 2050 کاهش دهند.
یک روند بدیع
دی اکسید کربن، گاز گلخانه ای اولیه که مسئول 78 درصد تغییر در تعادل انرژی زمین بین سال های 1990 تا 2022 است، محصول جانبی سوزاندن سوخت های فسیلی و برخی از منابع انرژی تجدید پذیر است.
از طریق فرآیندی به نام کاهش الکتروشیمیایی دی اکسید کربن (CO2R)، CO2 می تواند به سوخت های پاک و مواد شیمیایی تبدیل شود. با این حال، این فرآیند اغلب محصولات جانبی ناخواسته ای مانند گاز هیدروژن و کربنات ایجاد می کند و کارایی آن را کاهش می دهد.
آزمایشگاه Amanchukwu در دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر راهی برای دستکاری مولکول های آب برای کارآمدتر کردن CO2R کشف کرد.
با استفاده از حلال های آلی و افزودنی های اسیدی، محققان توانستند رفتار آب را کنترل کنند و اطمینان حاصل کنند که آب مقدار مناسبی از پروتون را برای ایجاد مولکول های مورد نظر بدون تولید محصولات جانبی ناخواسته اهدا میکند.
پروفسور Chibueze Amanchukwu، گفت: “در شیمی عمومی می آموزیم که دی اکسید کربن با هیدروکسید واکنش داده و کربنات تشکیل می دهد. این نامطلوب است، زیرا مولکولی را که میخواهیم ارزش گذاری کنیم، تخلیه میکند.”
کارآمد و مقرون به صرفه
این روش جدید در شرایط اسیدی خفیف با استفاده از طلا یا روی به عنوان کاتالیزور، تقریباً 100 درصد کارایی را به دست آورد. نکته قابل توجه، استفاده از روی، یک فلز فراوان در زمین، این فرآیند را برای کاربردهای صنعتی مقرون به صرفه تر میکند و به طور بالقوه به رشد بازار جهانی جذب و ذخیره سازی کربن کمک میکند.
رجی گومز، نویسنده اول مقاله جدید گفت: “تصور کنید میتوانیم برق سبز از خورشید و باد داشته باشیم و سپس از این الکتریسیته برای تبدیل مجدد دی اکسید کربن به سوخت استفاده کنیم.”
این پیشرفت می تواند پیامدهای گسترده ای برای بخش انرژی و مبارزه با تغییرات آب و هوایی داشته باشد. با ایجاد یک حلقه انرژی پاک که CO2 را به سوخت های قابل استفاده تبدیل می کند، این روش جدید راه حلی امیدوارکننده برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش اثرات گرمایش جهانی ارائه می دهد.
مزایای دستیابی به موفقیت
این پیشرفت همچنین با تلاش های شرکت هایی مانند مهندسی کربن، Opus 12، و مواد دیاکسید، که در حال توسعه فناوری های CO2R در مقیاس تجاری هستند، همسو است.
علاوه بر این، توانایی تبدیل CO2 به سوخت های پاک مانند اتانول یا متان می تواند یک چرخه کربن حلقه بسته ایجاد کند و وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد و منابع انرژی پایدار را ارتقا دهد.
علاوه بر این، این تحقیق پتانسیل استفاده از فلزات فراوان در زمین مانند روی را به عنوان کاتالیزور نشان میدهد و راه را برای فرآیندهای کاتالیزوری پایدارتر و مقرون به صرفه تر در صنایع مختلف هموار میکند.
گومز نتیجه گرفت: “پلاتین، نقره، طلا – برای اهداف تحقیقاتی، کاتالیزورهای بزرگی هستند. آنها مواد بسیار پایداری هستند. اما وقتی به برنامه های صنعتی فکر میکنید، هزینه آنها بالا میرود.”
دیدگاهتان را بنویسید