کشف روش جدیدی برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت

فرارو-چندین دهه فتوسنتز درطبیعت به همراه گرما و فشار شدید ناشی از فعالیت‌های زمین‌شناسی سبب ایجاد زنجیره‌های طولانی هیدروکربنی که ماده اصلی سوخت‌های فسیلی هستند، شده است.

به گزارش فرارو، از بین بردن کربن اضافی اتمسفر نیاز به میلیون‌ها سال تلاش دارد، اما امروزه پیشرفت‌های شیمی می‌تواند به ما کمک کند تا با یک چشم به هم زدن بخشی از این مشکل را برطرف کنیم. آخرین پیشرفت دانشمندان در این زمینه، ساخت یک کاتالیزور جدید است که قادر است مولکول‌های کربن زنجیره کوتاهی که از دی اکسید کربن بوجود آمده اند را با سرعتی بیشتر نسبت به روش‌های قبلی، به سوخت تبدیل کند.

این فناوری که توسط مهندسان شیمی دانشگاه استنفورد ابداع شده است، ضایعات CO2 و دوز مناسبی از هیدروژن را به زنجیره‌هایی از اتان، پروپان و حتی بوتان تبدیل می‌کند، همه مولکول‌هایی که می‌توانند به عنوان منبع سوخت عمل کنند. ماتئو کارگنلو، مهندس شیمی دانشگاه استنفورد می‌گوید: "ما قطعا می‌توانیم بنزین را نیز بسازیم." در سال‌های اخیر، هیچ تلاشی برای یافتن راه‌های اقتصادی برای استخراج موادی از هوا و تبدیل آن به چیزی که مردم بخواهند برای آن هزینه کنند، مانند سوخت یا مواد مصنوعی مانند پلاستیک انجام نشده است. هدف این است که بتوانیم مقادیر زیادی کربن که سالانه به محیط وارد می‌شود را به یک چیز مفید تبدیل کنیم.

کارگنلو می‌گوید:" برای جذب هرچه بیشتر کربن نیاز به طولانی‌ترین هیدروکربن‌های زنجیره ای داریم. زنجیره‌هایی با ۸ تا ۱۲ اتم کربن برای این کار ایده‌آل خواهند بود." فناوری‌های کنونی برای نزدیک شدن به این هدف تلاش می‌کنند. هر چه این زنجیره طولانی‌تر باشد، گرما و فشار بیشتری مورد نیاز است، که باعث کارآمدتر و گران‌تر شدن این فرآیند می‌شود. کارگنلو و تیمش تحقیقات خود را بر روی پلیمر‌های آلی متمرکز کرده اند، موادی که می‌توان برای به حداکثر رساندن واکنش‌پذیری دی اکسید کربن و هیدروژن در زنجیره‌ها، متناسب با نوع ساختار مورد نیاز آن‌ها مقیاس بندی کرد.

ترکیب پلیمر‌های آلی با یک فلز کاتالیزوری موثر (عنصر روتنیوم با اکسید تیتانیوم) سرعت این فرآیند را افزایش می‌دهد. همچنین محققان می‌توانند با مدل‌سازی ساختار‌های منفذی پلیمر، کارایی را بهبود بخشند. نرخ تولید زنجیره‌های چهار کربنه بوتان با پوشش دادن کاتالیزور در نوع خاصی از پلیمر آلی متخلخل، ۱۰۰۰ برابر افزایش یافته است که یک مقدار قابل توجه است. چنگ شوانگ ژو، مهندس شیمی و کاندیدای دکترا در آزمایشگاه کارگنلو، می‌گوید: «یک کاتالیزور بدون پوشش با هیدروژن بیش از حد روی سطح خود پوشانده می‌شود و توانایی کربن را برای یافتن کربن‌های دیگر برای پیوند با آن محدود می‌کند.»

پلیمر متخلخل نسبت کربن به هیدروژن را کنترل می‌کند و به ما این امکان را می‌دهد تا زنجیره‌های کربنی طولانی تری با استفاده از واکنش‌های مشابه ایجاد کنیم. در حالت ایده‌آل، هر کربنی که می‌توانیم از اتمسفر استخراج کنیم باید برای همیشه قفل شود. سوخت‌های بی‌کربن ممکن است به پرداخت هزینه‌های چنین فناوری‌هایی کمک کنند. دراین فرآیند مرحله تولید بوتان بیشتر، که احتمال کمتری دارد به سرعت در دمای اتاق به گاز تبخیر شود و مانند زنجیر‌های کوچکتر به اتمسفر نشت کند، بسیار مهم است.

با تلاش بیشتر دانشمندان، این نوع فرآیند شیمیایی ممکن است اشکال پایدارتری از هیدروکربن تولید کند که می‌تواند در ساختار‌های پایدارتر ترکیب شوند.همیشه اولویت با راه حل‌های طبیعی برای استخراج کربن و بسته بندی آن در مواد بیولوژیکی خواهد بود. هیچ چیز بهتر از از قفل کردن CO2 در قالب گیاهان نیست، اما در صورتی که این کار به ما کمک کند تا زودتر وابستگی خود را به سوخت‌های فسیلی  از بین ببریم، راه حلی است که ارزش دنبال کردن را دارد.

منبع: sciencealert