محول يمكنه التقاط ثانى أكسيد الكربون وتحويله للحد من الاحتباس الحرارى

طور باحثو الطاقة حلولاً واعدة متنوعة للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، واستخدام الوقود أو المواد الكيميائية الأخرى بشكل أكثر استدامة، وتشمل هذه الحلول ما يُسمى بتقنيات احتجاز الكربون وأجهزة التحليل الكهربائي، وهي أجهزة قادرة على احتجاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) وتحويله إلى منتجات قيّمة أخرى، مثل أول أكسيد الكربون (CO)، والميثانول (CH₃OH)، والميثان (CH₄)، ومركبات أخرى متنوعة.

ووفقا لما ذكره موقع "techxplore"، حققت بعض الحلول التي طُرحت مؤخرًا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات يمكن استخدامها كوقود أو مواد في البيئات الصناعية نتائج واعدة، ومع ذلك، لا تعمل معظم هذه الأجهزة إلا بتنقية ثاني أكسيد الكربون (أي فصله عن الغازات الأخرى والملوثات والشوائب)، تُقلل خطوة التنقية الإضافية هذه من كفاءة الأجهزة، وقد تزيد من التكاليف المرتبطة بنشرها، مما يحول دون تطبيقها على نطاق واسع.

وهناك طريقة بديلة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله، تُعرف باسم الاحتجاز التفاعلي لثاني أكسيد الكربون، والتي قد تكون أكثر كفاءة وقابلية للتوسع من الطرق التقليدية، حيث تجمع هذه الطريقة بين التقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله في عملية واحدة، بالاعتماد على مركبات تحتوي على النيتروجين (أي مواد ماصة قائمة على الأمين) لتحويل ثاني أكسيد الكربون الملتقط مباشرةً إلى مركبات مرغوبة عبر تفاعلات كهروكيميائية.

أجرى باحثون في جامعة RMIT وجامعة أوكلاند ومعاهد أخرى مؤخرًا دراسة تهدف إلى تقييم كفاءة مختلف مواد الامتصاص القائمة على الأمين في التقاط ثاني أكسيد الكربون التفاعلي، وتشير ورقتهم البحثية، المنشورة في مجلة Nature Energy، إلى أن البيبيرازين الأميني الحلقي يتفوق على الأمينات الأخرى، مما يعزز كفاءة استخدام الطاقة في عمليات التقاط ثاني أكسيد الكربون التفاعلي.

وكتب بينج لي ويو ماو وزملاؤهما في ورقتهم البحثية: "يمثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات قيّمة مسارًا واعدًا لخفض الانبعاثات في مختلف القطاعات الصناعية"، ومع ذلك، تعتمد الطرق التقليدية، بما في ذلك التحليل الكهربائي المتسلسل لثاني أكسيد الكربون أو تفاعل التحول العكسي بين الماء والغاز، على تنقية كثيفة الطاقة لثاني أكسيد الكربون؛ بينما لا تزال استراتيجيات التقاط ثاني أكسيد الكربون التفاعلية الناشئة تواجه تحديات في تصميم مكونات نظام مثالية تُمكّن من التجديد الكهروكيميائي الفعال دون المساس بالأداء التحفيزي.

وكجزء من دراستهم، استخدم لي وماو وزملاؤهما مجموعة من المواد الكيميائية الأمينية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون، وووجدوا أن البيبيرازين كان الأكثر فعالية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون التفاعلي، مما أدى إلى تحقيق إحدى أعلى كفاءة استخدام الطاقة المُبلغ عنها حتى الآن.

ووُجد أن البيبيرازين، الأمين الذي حدده الباحثون، يتجدد تلقائيًا، مما قد يقلل من النفايات والتكاليف المرتبطة بالاحتجاز التفاعلي لثاني أكسيد الكربون، وقد تستلهم فرق بحثية أخرى قريبًا من نتائج الفريق وتشرع في استكشاف إمكانات البيبيرازين في التقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله مباشرةً إلى ثاني أكسيد الكربون، سواءً في المختبرات أو في بيئات العالم الحقيقي، كما أنه في المستقبل، يمكن أن يُسهم العمل الأخير الذي أجراه لي وماو وزملاؤهما في النشر الموثوق لأجهزة احتجاز ثاني أكسيد الكربون التفاعلي على نطاق واسع.