دانشمندان روشهای بیشماری را برای جذب کربن امتحان کردهاند. اما اگر چیزی به سادگی و فراوانی نور خورشید بتواند این کار را انجام دهد چه؟
استفاده از انرژی خورشیدی برای جداسازی و تبدیل CO₂ میتواند مصرف انرژی فرآیندهای سنتی را بهطور چشمگیر کاهش دهد. «دستاورد کممصرف» معمولاً به سیستمی اشاره دارد که از نور خورشید (به شکل فوتون یا گرما) برای فعالسازی واکنشهای جذب/آزادسازی یا کاهش شیمیایی CO₂ استفاده میکند و نیاز به انرژی برقِ فسیلی یا گرمای با دمای بالا را حذف یا کمینه میکند.
ریچارد وای. لیو، استادیار دانشگاه هاروارد، روشی را توسعه داده است که از نور خورشید برای فعال کردن مولکولهای آلی ویژهای به نام فوتوبازها استفاده میکند. این مولکولها یونهای هیدروکسید تولید میکنند که میتوانند CO₂ را به طور مؤثر از هوا جذب و آزاد کنند.
روشهای فعلی برای جذب مستقیم هوا به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند. رویکرد لیو متفاوت است. با استفاده از خود نور به عنوان محرک، این فرآیند میتواند از نظر انرژی بسیار کارآمدتر شود. این کشف گامی به سوی راهحلهای مقیاسپذیر برای حذف گازهای گلخانهای است. لیو تأکید میکند که این روش برگشتپذیر است و میتواند به طور بالقوه تنها با نور خورشید تأمین شود.
مولکولها کار را انجام میدهند
اشتیاق لیو به شیمی در کالج هاروارد آغاز شد. او که در ابتدا به فیزیک علاقهمند بود، خیلی زود متوجه شد که مجذوب ساخت مولکولها در آزمایشگاه شده است. با راهنمایی اساتید تد بتلی و اریک جاکوبسن، او آموخت که به مولکولها خلاقانه نزدیک شود و ریسکهای حسابشدهای را بپذیرد.
لیو در طول دوره دکترای خود در MIT به همراه استیون بوخوالد، کاتالیزورهای جدیدی اختراع کرد که امکان ساخت مولکولهای پیچیده از بلوکهای ساختمانی ساده را فراهم میکرد. این پایه اکنون کار آزمایشگاه او را در هاروارد هدایت میکند.
آزمایشگاه لیو بر طیف وسیعی از چالشها تمرکز دارد. تحقیقات آنها شامل شیمی آلی و معدنی و همچنین علم مواد است. این تیم بر روی پلتفرمهای ردوکس آلی، کاتالیزورهای مبتنی بر فلز و مولکولهایی که گازهای گلخانهای را جذب میکنند، کار میکند.
پروژه اخیر پایگاه عکس، همکاری با دانیل جی. نوسرا، استاد انرژی پترسون راکوود بود. این کار، نمونهای از تمرکز لیو بر راهحلهای عملی است. این آزمایشگاه، شیمیدانان، مهندسان و دانشمندان مواد را گرد هم میآورد که هر کدام تخصص منحصر به فردی دارند.
نور، جذب کربن را تقویت میکند
جذب مستقیم هوا در مبارزه با تغییرات اقلیمی بسیار مهم است، اما روشهای پرانرژی، پذیرش گسترده محدودی دارند. رویکرد لیو یک جایگزین کمانرژی ارائه میدهد. با طراحی مولکولهایی که حالت شیمیایی خود را در زیر نور خورشید تغییر میدهند، تیم او مسیری را به سمت یک راهحل با انرژی خورشیدی نشان میدهد.
این پروژه در درجه اول توسط جایزه NSF CAREER لیو تأمین مالی شد. اگرچه اختلالات اخیر در بودجه فدرال چالشهایی ایجاد کرده است، اما حمایتهای هاروارد باعث ادامه تحقیقات شده است.
این آزمایشگاه فراتر از کاربردهای عملی، یک مأموریت آموزشی را انجام میدهد. لیو تأکید میکند که این کار به دانشجویان فرصتهایی برای بررسی ایدههای جسورانه، کسب تجربه عملی و تولید پایاننامههای کاملی میدهد که آنها را برای مشاغل علمی آینده آماده میکند.
لیو امیدوار است که سرمایهگذاری مداوم در علم، امکان انتقال اکتشافاتی مانند پایگاههای عکس از آزمایشگاه به دنیای واقعی را فراهم کند. او خاطرنشان میکند که تحقیقات در دانشگاهها ممکن است سودآور نباشد، اما میتواند برای نسلها مزایای اجتماعی به همراه داشته باشد.
تیم لیو با نور خورشید به عنوان کاتالیزور، گامی مهم در تلاش برای هوای پاکتر برداشته است. نوآوری آنها نشان میدهد که چگونه شیمی خلاق میتواند به حل یکی از مهمترین مشکلات سیاره کمک کند.
چرا «کممصرف» ممکن است واقعی باشد
- انرژی گرمایی خورشیدی (خصوصاً برای آزادسازی در دماهای پایین) از انرژی الکتریکی ارزانتر و در دسترستر است.
- حذف یا کاهش مراحل فشردهسازی، بازیابی حرارت و برقمصرفی میتواند مقدار انرژی مورد نیاز به ازای هر تن CO₂ را کاهش دهد.
- بازیافت مستقیم CO₂ به مواد با ارزش افزوده باعث میشود «هزینه خالص» کاهش یابد و سیستم اقتصادیتر شود.
دیدگاهتان را بنویسید