تقنية جديدة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول: طاقة نظيفة بكفاءة مذهلة

نجح علماء جامعة ييل في تطوير عملية تحفيزية ثنائية الخطوات لتحويل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) إلى الميثانول، وهو وقود متجدد، مما يوفر حلاً قابلاً للتوسع لتقليل الانبعاثات الكربونية وتسريع التحول نحو الطاقة النظيفة.

تحويل الانبعاثات الكربونية إلى طاقة متجددة

في إنجاز علمي بارز، كشف باحثو جامعة ييل عن طريقة أكثر كفاءة لتحويل انبعاثات CO₂ إلى ميثانول باستخدام محفز مزدوج الوظيفة، مما يجعل احتجاز الكربون أكثر قابلية للتطبيق على المستوى الصناعي

في دراسة نُشرت في مجلة Nature Nanotechnology، أوضح عالم الكيمياء هايليانغ وانغ وفريقه كيف يمكن لهذه التقنية الجديدة أن تساعد في تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة وتعزيز جهود مكافحة تغير المناخ عبر تحويل CO₂ الصناعي إلى وقود سائل قابل للاستخدام.

آلية التحويل: من CO₂ إلى ميثانول في خطوتين

تعتمد عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول على تفاعل كيميائي من خطوتين

1. في الخطوة الأولى، يتفاعل CO₂ مع محفز معين ليتم تحويله إلى أول أكسيد الكربون (CO)

2. بعد ذلك يخضع أول أكسيد الكربون لتفاعل تحفيزي إضافي ليتم تحويله إلى الميثانول

العملية السابقة الأكثر كفاءة، والتي تم تطويرها أيضا في مختبر وانغ، اعتمدت على محفز أحادي الموقع مكون من جزيئات الكوبالت تتراأمينو فيثالوسيانين مدعومة بأنابيب نانوية كربونية، ومع ذلك كان هناك خلل في هذه الطريقة حيث لم تكن كفاءة تحويل CO₂ إلى CO عالية بما يكفي، مما شكّل تحديا أمام تطبيق هذه التقنية على نطاق صناعي واسع.

محفز "ثنائي الوظيفة" لتعزيز الكفاء

يقول الباحث جينغ لي، المؤلف الأول للدراسة

"وجود نوع واحد فقط من المواقع التحفيزية لم يكن مثاليا لكلا التفاعلين، لتجاوز هذه العقبة، قمنا الآن بتصميم محفز 'ثنائي الوظيفة، لتحسين العملية بأكملها.

يعتمد النهج الجديد على استخدام موقع محفز من النيكل تتراميثوكسي فيثالوسيانين في الخطوة الأولى لتحويل CO₂ إلى CO، ثم ينتقل CO الناتج إلى موقع محفز آخر من الكوبالت—وهي ظاهرة تعرف باسم "الانتقال التحفيزي"—لاستكمال التفاعل وتحويله إلى ميثانول

تأثير الاكتشاف على مستقبل الطاقة النظيف

صرّح الباحث المشارك كونور روني، الذي كان طالب دكتوراه سابقا في مختبر وانغ

"عملنا يقدم حلاً قابلاً للتوسع يمكن أن يساعد في تقليل البصمة الكربونية وتسريع الانتقال إلى الطاقة النظيفة.

هذا الاختراق العلمي لا يُمثل مجرد تقدم في الكيمياء التحفيزية، بل يمكن أن يكون حجر الأساس في تطوير حلول صناعية أكثر كفاءة لاحتجاز الكربون واستخدامه في إنتاج وقود مستدام، مما يسهم في تقليل التلوث والانبعاثات الضارة على المدى الطويل."