ابداع شیوه تبدیل دی‌اکسید کربن به سوخت پاک با کارایی 100 درصدی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازاینترستینگ اینجینیرینگ، بر اساس تخمین‌های سازمان بین المللی انرژی (IEA) فناوری‌های جذب، استفاده و ذخیره سازی کربن (CCUS) می‌توانند به طور قابل توجهی انتشار CO۲ جهانی را تا سال ۲۰۵۰ کاهش دهند.

دی اکسید کربن، گاز گلخانه‌ای که عامل ۷۸ درصد تغییر در تعادل انرژی زمین بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۲۰۲۲ معرفی شده، محصول جانبی سوزاندن سوخت‌های فسیلی و برخی از منابع انرژی تجدیدپذیر است.

از طریق فرآیندی به نام کاهش الکتروشیمیایی دی اکسید کربن  (CO۲R)، CO۲ می‌تواند به سوخت‌های پاک و مواد شیمیایی تبدیل شود. با این حال، تولید محصولات جانبی ناخواسته‌ای مانند گاز هیدروژن و کربنات در این فرایند، موجب کاهش کارایی آن می‌شود.

اکنون پژوهشگران دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر دانشگاه شیکاگو راهی برای دستکاری مولکول‌های آب برای کارآمدتر کردن فرایند CO۲R کشف کردند.

آنها با استفاده از حلال‌های آلی و افزودنی‌های اسیدی، توانسته اند رفتار آب را به گونه‌ای کنترل کنند که مقدار مناسبی از پروتون‌ها را برای ایجاد مولکول‌های مورد نظر بدون تولید محصولات جانبی ناخواسته، فراهم کند.

به گفته آنها در شیمی عمومی می‌آموزیم که دی اکسید کربن با هیدروکسید واکنش داده و کربنات تولید می‌کند، اما این فرایند دلخواهی نیست چرا که مولکولی را که می‌خواهیم ارزش گذاری کنیم را کاهش می‌دهد.

کارایی این روش جدید در شرایط اسیدی خفیف با استفاده از طلا یا روی به عنوان کاتالیزور، تقریبا صد درصد است. نکته قابل توجه اینجاست که استفاده از روی به عنوان یک فلز فراوان در زمین، این فرآیند را برای کاربرد‌های صنعتی مقرون به صرفه‌تر کرده و به طور بالقوه‌ای به رشد بازار جهانی جذب و ذخیره سازی کربن کمک می‌کند.

مجریان این طرح می‌گویند: تصور کنید می‌توانیم با استفاده از انرژی خورشیدی و باد، برق سبز تولید کرده و سپس از این برق برای تبدیل مجدد دی اکسید کربن به سوخت استفاده کنیم.

این دستاورد می‌تواند نتایج گسترده‌ای برای بخش انرژی و مبارزه با تغییرات اقلیمی داشته باشد. با ایجاد یک حلقه انرژی پاک که CO۲ را به سوخت‌های قابل استفاده تبدیل می‌کند، این روش جدید راه حل امیدوارکننده‌ای برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و کاهش اثرات گرمایش جهانی فراهم می‌آورد.

این پیشرفت همچنین با تلاش‌های شرکت‌هایی مانند «Carbon Engineering» «کربن اینجینیرینگ»، «Opus ۱۲» «اوپوس ۱۲» و «Dioxide Materials» «دی اکسید متریالز» که در حال توسعه فناوری‌های CO۲R در مقیاس تجاری هستند، هم راستاست.

همچنین توانایی تبدیل CO۲ به سوخت‌های پاک مانند اتانول یا متان می‌تواند ضمن ایجاد یک چرخه کربن حلقه بسته، وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش و منابع انرژی پایدار را ارتقا دهد.

علاوه بر این، این مطالعه قابلیت استفاده از فلزات فراوان در زمین مانند روی را به عنوان کاتالیزور نشان می‌دهد و راه را برای فرآیند‌های کاتالیزوری پایدارتر و مقرون به صرفه‌تر در صنایع مختلف هموار می‌کند.

برای اهداف تحقیقاتی پلاتین، نقره و طلا کاتالیزور‌های فوق العاده و بسیار پایداری هستند، اما برای کاربرد‌های صنعتی هزینه بسیار بالایی روی دست تولید کنندگان می‌گذارند.

نتایج این تحقیقات در نشریه نیچر منتشر شده است.