علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
New Solar Breakthrough Turns Carbon Dioxide Into Fuel
BY: IRINA SLAV
بقلم: إيرينا سلاف
النباتات وطريقتها البارعة لتحويل الضوء والهواء إلى وقود هي مصدر إلهام للعديد من العلماء. وقد أسست عملية التمثيل الضوئي لحلٍ ممكن لمشكلة ثاني أكسيد الكربون لدينا ، حيث وجد باحثون من جامعة لينشوبينج السويدية طريقة لاستخدام الطاقة الشمسية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية أخرى لاستخدامها كوقود. لقد فعلوا ذلك عن طريق ابتكار ما أسموه القطب الكهروضوئي المغطى بطبقة من الجرافين – المادة شديدة التشكل والتي هي في الأساس طبقة واحدة من ذرات الكربون – والتي تلتقط الطاقة الشمسية وتنتج ناقلات الشحن ، ثم يتم بعد ذلك تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى ميثان وأول أكسيد الكربون وحمض الفورميك.
ويعتبر هذا الابتكار أحدث علامة على أن هناك حراكًا جاريًا لإيجاد طرق لاستخدام ثاني أكسيد الكربون ، وهو هدف للعديد من المبادرات البيئية بما فيها اتفاقية باريس نفسها. وتتزايد سرعة هذا الحراك ، مع احتمال استمرار الاختراقات.
وفي وقت سابق من هذا العام ، على سبيل المثال ، أعلن المختبر الوطني للطاقة المتجددة وجامعة جنوب كاليفورنيا أنهم صنعوا محفزًا جديدًا يمكن أن يجعل الهدرجة – وهي عملية يمكن أن تحول ثاني أكسيد الكربون إلى هيدروكربونات – أرخص. واستغل محفزهم تقنيةَ النانو لإضافة جزيئات نانوية من كربيد الموليبدينوم ، وهو مركب مكون من معدن وكربون له مجموعة واسعة من التطبيقات من بينها تحويل ثاني أكسيد الكربون الى أول أكسيد الكربون لاستخدامه في إنتاج المواد الكيميائية ، التي تقود الى انتاج المواد الهيدروكربونات.
وتعتبر التكلفة أحد الاعتبارات الأساسية في جميع المشاريع التي تسعى الى الاستفادة من ثاني أكسيد الكربون الذي يتم اطلاقه في الغلاف الجوي ، بدلاً من مجرد تركه هناك والقلق بشأنه. فعلى سبيل المثال ، تعتبر تقنية التقاط الكربون باهظة الثمن ، ويعتقد الكثيرون أنها لن تصبح في متناول الجميع بما يكفي لتكون منطقية كحل واسع النطاق لمشكلة الانبعاثات العالمية. ولكن يبدو أن بعض التقنيات باهظة الثمن.
وقد نشر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT في العام الماضي ورقة علمية تفصل جهازًا يمكنه امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتخزينه لاستخدامه لاحقًا. ومبدأ الجهاز بسيط للغاية ، فأثناء شحن البطارية ، تمتص ثاني أكسيد الكربون ، وعند التفريغ ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الأرض. وتتكون البطارية نفسها من صفائف من الأقطاب الكهربائية يُوجَد بينها فجوات تُمَكِّن الغاز من دخول الجهاز. وللأقطاب الكهربائية انجذاب طبيعي لثاني أكسيد الكربون ، بمعنى أنها تجذب جزيئات الغاز عندما تدخل الجهاز ، ثم يتم تحريرها في مساحة التخزين.
ثم هناك التقاط غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من الإحراق في المعامل ، حيث يعتبر مصدرًا رئيسيًا لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون ومشكلةً ذات أولوية لصناعة الطاقة. وهناك بالفعل شركات تركز حصريًا على ذلك ، وتقول إحداها (شركة كابتريو Capterio) ومقرها المملكة المتحدة ، إن التخلص من الانبعاثات من خلال التقاط الغاز قبل اشتعاله يقلل من البصمة الكربونية للباعث ، ويوفر التكاليف ، ويزيد الإيرادات إذ يُمكن استخدام الغاز لأشياء أخرى بدلاً من تضييعه من خلال الإحراق.
والى جانب التقاط الكربون وتخزينه ، وإعادة استخدام الغاز الذي ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون قبل انبعاثه ، هناك إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية أخرى يمكن استخدامها في مجموعة من التطبيقات من إنتاج البلاستيك إلى خلايا وقود الهيدروجين. إضافة الى العديد من الفوائد المحتملة ، فمع الضغط المتزايد من قبل الجهات التنظيمية ، من المحتمل أن يكون هناك المزيد من الاختراقات العلمية في استخدام ثاني أكسيد الكربون في المستقبل القريب.
كما أن هناك حافز مالي ، إذ أن هناك قيمة لأي شيء قابل للاستخدام. وليس استثناء كل أطنان ثاني أكسيد الكربون التي تطلق في الغلاف الجوي للأرض ، حيث يمثل الغاز المشتعل وحده خسارة مالية تقدر بحوالي 27 مليار دولار كل عام. وصحيح أنه لا يمكن تحويل معظم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الى مردود مالي بالطريقة نفسها التي يمكن بها تحويل الغاز المشتعل ، إلا أنه لا يزال من الممكن التقاط جزء منها واستخدامه بشكل منتج ، فالتكنولوجيا سائرة في هذا الاتجاه.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر: