صنع هيدروجيل يمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء

ووفقاً لوكالة آنا للعلوم والتكنولوجيا، وصلت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية لعام 2022 إلى 1.36 جيجا طن، وهو ما سيستهلك 36-13 بالمائة من ميزانية الكربون المتبقية للحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية، مما يعني أنه يمكن الاستمرار في انبعاث الغازات الدفيئة لمدة عامين آخرين فقط.

تتيح تقنيات الالتقاط المباشر لثاني أكسيد الكربون من الهواء (DAC) استخراج ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الغلاف الجوي، في أي مكان؛ لكن التطبيق العملي لهذا الأمر محدود بسبب متطلبات الطاقة العالية والتكاليف الكبيرة. على وجه الخصوص، معظم هذه الأنظمة لا يمكنها الأداء بشكل جيد في الظروف الرطبة وتتطلب ظروف فراغ.

للتغلب على هذا التحدي، اقترح الباحثون الهلاميات المائية المستدامة لاحتجاز الكربون (SCCH) كمواد قادرة على احتجاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يتمتع بامتصاص عالي ويتطلب القليل من الطاقة للتفريغ. وقد نشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Nano Letters.

على عكس العديد من المواد الممتزة حيث يمكن أن يؤدي استهلاك الماء العالي للطاقة إلى تجديد المادة المازة وتفريغها، فإن الماء الموجود في الهيدروجيل يحتوي على محتوى حراري منخفض من التبخر مما يمكن أن يساعد في تقليل طاقة التجديد.

يتكون SCCH من نوع من البنية منخفضة التكلفة على شكل آدم مدعومة بالكتلة الحيوية الكونجاك والسليلوز المستجيب للحرارة والبولي إيثيلين أمين المشتت بشكل موحد (PEI). ميزة أخرى لـ SCCH هي هيكلها الهرمي الفريد. تعمل المسام الدقيقة والنانوية على تسهيل نقل ثاني أكسيد الكربون ونقله وتسمح بالوصول السهل إلى المواقع الأمينية النشطة.

يعزز بخار الماء الكافي ربط ثاني أكسيد الكربون بجزيرة الأمير إدوارد، مما يؤدي إلى قدرة احتجاز أعلى بكثير في ظل الظروف الرطبة.

يمكن إذابة هذا الجل في الماء مع المكونات التجارية وسكبه في القالب، ثم يتم تجفيف المنتج. إنه قابل للتطوير ومتين في البيئة الجوية، مما يستفيد من التطبيق العملي. مع درجة حرارة التجديد المنخفضة هذه، يمكن أن تكون هذه الهلاميات المائية الجديدة ركائز مناسبة لمختلف المواد والإدارة المستدامة لجودة الهواء وتقنيات DAC.