اكتشاف عملية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى إيثانول مباشرةً
كتبت: يارا كمال
طوّر العلماء عملية يمكن من خلالها تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر للوقود وهو الإيثانول، باستخدام محفز واحد.
جدير بالذكر أن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوى وصل إلى أعلى مستوياته خلال 4 ملايين عامًا، وهذا المستوى مستمر الآن، ما يعني أننا لن نستطيع أن نُعيده إلى المستويات الآمنة. لذا فإن القدرة على تحويله إلى مصدر للوقود، قد يقلل من سرعة زيادة مستوياته.
قال ”آدم روندينون“، وهو أحد أفراد الفريق من مختبر أوك ردج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، إنهم اكتشفوا بالصدفة أن هذا المحفز سينجح في إتمام العملية، وإنهم كانوا وقتها يحاولون دراسة الخطوة الأولى لتفاعل مقترح عندما أدركوا أن هذا المحفز يستطيع أن يؤدي إلى التفاعل الكامل بذاته.
ألّف ”روندينون“ وزملاؤه المحفز باستخدام الكربون والنحاس والنيتروجين من خلال ترسيخ جزيئات النحاس النانوية في مسامير كربونية، يبلغ طولها 50 – 80 نانومتر (النانومتر الواحد يساوي واحد على المليون من الملليمتر)، بها كميات صغيرة من النيتروجين.
باستخدام تيار كهربائي 1.2 فولت فقط، حوّل المحفّز محلول ثاني أكسيد الكربون الذائب في الماء إلى إيثانول، بإنتاجية 63%.
كانت هذه النتيجة مدهشة لسببين: أولًا، لأنها عكست عملية الحرق بشكل فعّال بكمية بسيطة جدًا من الكهرباء، وثانيًا، لأنها نجحت في فعل ذلك بإنتاجية عالية نسبيًا من الإيثانول، في حين أنهم توقعوا أن تنتج مادة كيماوية أقل من المرغوب فيها بكثير وهي الميثانول.
ينتج عادةً عن هذا النوع من التفاعلات الكهروكيميائية مزيج من المنتجات المتعددة بكميات صغيرة مثل الميثان والإثيلين وأول أكسيد الكربون، واللذين ليس على أحدهم بالتحديد إقبال كبير. وبدلًا من ذلك، وصل الفريق لكميات يمكن استخدامها من الإيثانول، والذي تستخدمه الولايات المتحدة الأمريكية مليارات الجالونات منه كل عام لإضافته على الجازولين.
صرح ”روندينون“ في بيان صحفي بأنهم يأخذون ثاني أكسيد الكربون كناتج تخلف عن عملية الاحتراق، ويدفعون تفاعل الاحتراق إلى التراجع بانتقائية عالية جدًا إلى وقود مفيد، وكان الإيثانول مفاجأة – فإنه من الصعب للغاية أن نصل من ثاني أكسيد الكربون إلى الإيثانول باستخدام محفز واحد.
بالتأكيد ليست هذه المحاولة الأولى لتحويل ثاني أكسيد الكربون المسبب للتلوث إلى شيء يمكننا استخدامه، فعرف الباحثون طرق لتحويله إلى أشياء مثل الميثانول والفورمات والوقود الهيدروكربوني. يريد فريق يعمل في أيسلندا تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى صخر صلب، ويمكننا أن ندفنه فقط وننساه.
ولكن كل هذه الطرق تؤدي إلى منتجات لا يحتاجها العالم الآن. بالتأكيد يمكننا ضبط السيارات ومحطات الطاقة لتعمل بالوقود الهيدروكربوني إذا كان غير مكلف وفعال بشكل كافٍ لإنتاجه من ثاني أكسيد الكربون، ولكن للأسف لا يمكننا فعل ذلك.
على الجانب الآخر، تمزج الولايات المتحدة الأمريكية بالفعل أغلب الجازولين بالإيثانول بنسبة 10 – 15%. فسّر الباحثون أنهم استطاعوا الوصول إلى هذه الإنتاجية العالية بأنه من السهل التلاعب وضبط الهياكل النانوية للمحفز للوصول إلى النتائج المطلوبة.
قال الفريق إنه بما أن المحفز مصنوع من مواد غير مكلفة ويعمل في حرارة الغرفة بمتطلبات كهربائية متوسطة، يمكن زيادة الإنتاجية لتصل إلى مستوى الاستخدام الصناعي.
المصدر:
