طور المهندسون في جامعة سينسيناتي نظاماً كهروكيميائياً واعداً لتحويل الانبعاثات من المواد الكيميائية ومحطات الطاقة إلى منتجات مفيدة أثناء معالجة تغير المناخ.
تحويل الانبعاثات الكيمائية إلى منتجات مفيدة
استخدم الأستاذ المساعد في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة كاليفورنيا، جينجي وو وطلابه تفاعلاً متسلسلاً من خطوتين لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون ثم إلى الإيثيلين، وهي مادة كيميائية تستخدم في كل شيء بدءاً من تغليف المواد الغذائية وحتى الإطارات.
نُشرت الدراسة في مجلة "نيتشر" بالتعاون مع جامعة كاليفورنيا بيركلي ومختبر لورانس بيركلي الوطني، وقاد خريج كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة كاليفورنيا، تيانيو تشانغ، أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة، دراسة مماثلة العام الماضي فحصت طرق تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان يمكن استخدامه كوقود للصواريخ لاستكشاف المريخ.
مهندسون يطورون نظاماً كهروكيميائياً لتحويل الانبعاثات من محطات الطاقة إلى منتجات مفيدة
وقال تشانغ: "تكمن أهمية التحويل على مرحلتين في أنه يمكننا زيادة انتقائية الإيثيلين والإنتاجية في نفس الوقت باستخدام إستراتيجية التكلفة المنخفضة، ويمكن تطبيق هذه العملية على تفاعلات مختلفة لأن بنية القطب الكهربائي عامة وبسيطة".
الانتقائية تعني عزل المركبات المرغوبة، والإنتاجية هي كمية الإيثيلين التي يمكن أن ينتجها المفاعل، وقال تشانغ: "نحن نخفض بشكل انتقائي انبعاثات الكربون إلى شيء يعتبر ذا قيمة بسبب تطبيقاته العديدة في المصب".
وقال أن التطبيقات "تشمل مجموعة متنوعة من الصناعات من مصانع الصلب والأسمنت إلى صناعة النفط والغاز، وفي المستقبل، يمكننا استخدام هذه التقنية لتقليل انبعاثات الكربون وتحقيق ربح منها، ولذلك، لن يكون الحد من انبعاثات الكربون عملية مكلفة بعد الآن".
يُطلق على الإيثيلين إسم "أهم مادة كيميائية في العالم"، ويتم استخدامه في مجموعة من المواد البلاستيكية من زجاجات المياه إلى الأنابيب البلاستيكية والمنسوجات والمطاط الموجود في الإطارات والعزل، وقال البروفيسور وو أن المادة الكيميائية التي ينتجونها تُعرف باسم "الإيثيلين الأخضر"، لأنها مصنوعة من مصادر متجددة.
وقال وو: "من الناحية المثالية يمكننا إزالة غازات الاحتباس الحراري من البيئة وفي نفس الوقت صنع الوقود والمواد الكيميائية، فمحطات توليد الطاقة ومحطات الإيثيلين تنبعث منها الكثير من غازات ثاني أكسيد الكربون، هدفنا هو التقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله إلى إيثيلين باستخدام التحويل الكهروكيميائي".
حتى الآن، تتطلب العملية طاقة أكثر مما تنتجه من الإيثيلين، وقال وو أنه باستخدام الأقطاب الكهربائية الترادفية، تمكن مهندسو جامعة كاليفورنيا من تعزيز الإنتاجية والانتقائية، وكلاهما مؤشران رئيسيان نحو جعل العملية جذابة تجارياً للصناعة.
وقال وو أن هناك مزايا بيئية ضخمة لاحتواء الغازات المسببة للاحتباس الحراري وتحويلها، حيث"يتم دفعه من قبل الحكومة، وفي المستقبل، سنحتاج إلى تنمية مستدامة لذلك سنحتاج إلى تحويل ثاني أكسيد الكربون".
النحاس التجاري
وقال وو أن النحاس ليس بالضرورة أفضل حافز لهذا التفاعل، لذا فإن خبراء الصناعة لديهم بدائل محتملة يمكن أن تعزز الإنتاجية والكفاءة بشكل أكبر.
وقال وو: "نظامنا عام للغاية، لكن يمكنك استخدام المحفزات المفضلة، ولكن حتى مع النحاس التجاري، تمكنا من مضاعفة الأداء باستخدام محفز أفضل، ولذلك يمكننا حل المشكلة الاقتصادية".
وأكد تشانغ أن النظام سيستغرق بعض الوقت ليصبح اقتصادياً، لكنه قال أنهم قطعوا بالفعل أشواطا هائلة.
وقال تشانغ: "لقد تحسنت التكنولوجيا كثيراً في 10 سنوات، لذا في السنوات العشر المقبلة، أنا متفائل بأننا سنرى تطورات مماثلة".
المصدر: Eurek Alert