دیاکسید کربن هوا به ماده صنعتی تبدیل میشود
دانشمندان کرهای موفق به توسعه فناوری جدیدی شدهاند که میتواند دیاکسید کربن (CO₂) منتشرشده از منابع مختلف را مستقیما در محل تولید به یک ماده شیمیایی کاربردی تبدیل کند؛ آنهم حتی در شرایطی که میزان CO₂ بسیار پایین و مشابه هوای معمولی محیط باشد.
به گزارش نشریه علمی ACS Energy Letters، این فناوری مبتنی بر نوعی الکترود پیشرفته است که قادر است دیاکسید کربن موجود در گازهای خروجی از کورههای خانگی، شومینهها و تاسیسات صنعتی را جذب کرده و بلافاصله آن را به اسید فرمیک تبدیل کند. آزمایشهای آزمایشگاهی نشان میدهد این سامانه در مقایسه با الکترودهای موجود عملکرد بهمراتب بهتری هم در گازهای خروجی شبیهسازیشده صنعتی و هم در غلظتهای بسیار پایین CO₂ دارد.
وونیونگ چوی، نویسنده مسئول این پژوهش و استاد و مدیر در موسسه فناوری انرژی کره (Korea Institute of Energy Technology – KENTECH) میگوید: این مطالعه نشان میدهد که جذب و تبدیل کربن الزامی ندارد بهعنوان دو فرآیند جداگانه در نظر گرفته شوند. با ادغام این دو عملکرد در یک الکترود واحد مسیر سادهتر و عملیتری برای استفاده از CO₂ در شرایط واقعی ارائه میدهیم.
چرا تبدیل دیاکسید کربن دشوار است؟
اگرچه جذب دیاکسید کربن از هوا در نگاه اول ساده به نظر میرسد چراکه گیاهان این کار را بهطور طبیعی انجام میدهند، اما چالش اصلی پس از آن آغاز میشود. تبدیل CO₂ جذبشده به یک محصول مفید، فرآیندی پیچیده و پرهزینه است و همین موضوع مانعی جدی برای گسترش فناوریهای جذب کربن محسوب میشود.
در گازهای خروجی صنعتی دیاکسید کربن معمولا با مقادیر زیادی از گازهایی مانند نیتروژن و اکسیژن مخلوط است. اغلب سامانههای فعلی تنها زمانی کارایی بالایی دارند که CO₂ از پیش خالصسازی و تغلیظ شده باشد؛ مرحلهای که هزینه و پیچیدگی فرآیند را بهشدت افزایش میدهد.
طراحی یک الکترود سهلایه
برای رفع این محدودیت تیم تحقیقاتی به سرپرستی دونگلای پان، میونگ هوان اوه و وونیونگ چوی سیستمی را طراحی کردند که بتواند همزمان دیاکسید کربن را جذب و تبدیل کند. این الکترود بهگونهای ساخته شده که گاز از درون آن عبور کرده، CO₂ در همان مسیر به دام افتاده و سپس به محصول شیمیایی تبدیل میشود.
این ساختار از سه لایه اصلی تشکیل شده است:
۱. لایه جذبکننده انتخابی CO₂
۲. کاغذ کربنی نفوذپذیر به گاز
۳. لایه کاتالیستی از اکسید قلع (IV)
ترکیب این سه لایه امکان تبدیل مستقیم دیاکسید کربن گازی به اسید فرمیک را فراهم میکند.
اسید فرمیک محصولی با ارزش صنعتی
اسید فرمیک مادهای شیمیایی با کاربردهای گسترده است که در حوزههایی مانند پیلهای سوختی، صنایع شیمیایی و فرآیندهای صنعتی مختلف استفاده میشود. تولید مستقیم این ماده از گازهای خروجی صنعتی میتواند گام مهمی در مسیر بازیافت کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانهای باشد.
در آزمایشهایی که با CO₂ خالص انجام شد، این الکترود جدید حدود ۴۰ درصد بازده بالاتری نسبت به الکترودهای رایج تبدیل کربن از خود نشان داد اما تفاوت اصلی زمانی آشکار شد که پژوهشگران از گاز خروجی شبیهسازیشده صنعتی استفاده کردند؛ ترکیبی شامل ۱۵ درصد دیاکسید کربن، ۸ درصد اکسیژن و ۷۷ درصد نیتروژن.
در این شرایط سامانه جدید همچنان مقادیر قابلتوجهی اسید فرمیک تولید کرد در حالی که سایر روشهای موجود تقریبا هیچ خروجی موثری نداشتند. نکته مهمتر آنکه این الکترود حتی در غلظتهایی مشابه هوای آزاد نیز عملکرد قابل قبولی از خود نشان داد و ثابت کرد که میتواند مستقیما از CO₂ موجود در جو استفاده کند.
به گفته پژوهشگران این رویکرد میتواند جذب و استفاده از دیاکسید کربن را برای کاربردهای صنعتی عملیتر و مقرونبهصرفهتر کند. آنها همچنین معتقدند طراحی مشابه این الکترود در آینده ممکن است برای جذب و تبدیل سایر گازهای گلخانهای از جمله متان نیز توسعه یابد؛ گامی که میتواند نقش مهمی در مقابله با تغییرات اقلیمی ایفا کند.
انتهای پیام/
