روش جدید دانشمند ایرانی برای جذب کربن از هوای محیط

به گزارش ایسنا، جذب مستقیم کربن دی‌اکسید از هوای رقیق معمولاً با هزینه انرژی بالایی همراه است. یک ترکیب جدید توسعه‌یافته در فنلاند می‌تواند این معادله را تغییر دهد.

به نقل از آی‌ای، محققان بخش شیمی دانشگاه هلسینکی ماده جدیدی ساخته‌اند که کربن دی‌اکسید را مستقیماً از هوای محیط، بدون واکنش با سایر گازهای جوی و بدون گرمای شدید جذب می‌کند.

این روش که توسط زهرا اسحاقی گرجی، محقق پسادکترای دانشگاه هلسینکی توسعه داده شده است، به ترکیبی ساخته شده از یک ابر باز و یک الکل متکی است.

یک ابرباز(Superbase) یا «ابرقلیا» در شیمی عبارت است از ترکیبی به شدت پایه‌ای یا ماده‌ای که میل زیادی به جذب پروتون دارد. یون هیدروکسید قوی‌ترین باز ممکن در محلول آبی است، اما بازهایی وجود دارند که بسیار قوی‌تر از آن هستند که بخواهند در آب باشند. چنین بازهایی در سنتز آلی بسیار ارزشمندند و در شیمی فیزیک آلی بسیار بنیادی‌اند. بحث ابرباز نخستین بار در دهه ۱۸۵۰ مطرح شد.

در آزمایش‌های آزمایشگاهی انجام شده در گروه تحقیقاتی پروفسور تیمو ریپو(Timo Repo)، این ترکیب ظرفیت جذب کربن غیرمعمول بالایی را نشان داد.

فقط یک گرم از این ماده، ۱۵۶ میلی‌گرم کربن دی‌اکسید را از هوای تصفیه نشده جذب کرد، رقمی که به وضوح از عملکرد بسیاری از رویکردهای جذب مستقیم از هوای موجود پیشی می‌گیرد.

نکته مهم این است که این ترکیب با نیتروژن، اکسیژن یا سایر گازهای موجود در جو ترکیب نمی‌شود.

گرمای کم، بازدهی بالا

یکی از قابل توجه‌ترین مزایای این ترکیب جدید، سهولت آزادسازی کربن دی‌اکسید جذب شده توسط آن است.

گرم کردن این ماده تا دمای ۷۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه برای بازیابی کربن دی‌اکسید تمیز کافی است که سپس می‌توان از آن دوباره استفاده کرد.

این آزادسازی در دمای پایین، پیشرفت چشمگیری نسبت به مواد جذب کربن معمولی است که بسیاری از آنها برای بازیابی به گرمای شدید نیاز دارند.

زهرا اسحاقی گرجی می‌گوید: سهولت آزادسازی کربن دی‌اکسید مزیت کلیدی این ترکیب جدید است.

وی خاطرنشان کرد که در ترکیبات فعلی، آزادسازی کربن دی‌اکسید معمولاً به گرمای بالای ۹۰۰ درجه سانتیگراد نیاز دارد.

این ترکیب همچنین بادوام بود و پس از استفاده مکرر، بخش زیادی از عملکرد اصلی خود را حفظ کرد و پس از ۵۰ چرخه ۷۵ درصد و پس از ۱۰۰ چرخه ۵۰ درصد ظرفیت خود را حفظ کرد.

این قابلیت استفاده مجدد می‌تواند در صورت افزایش مقیاس این روش، هزینه‌های عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

ساخته شده برای استفاده در دنیای واقعی

محققان تأکید می‌کنند که این ترکیب علاوه بر عملکرد، ایمن و مقرون به صرفه است. به گفته اسحاقی گرجی، این کشف پس از بیش از یک سال آزمایش ترکیبات پایه مختلف حاصل شده است.

وی افزود: این ترکیب جدید با آزمایش تعدادی از بازها در ترکیبات مختلف کشف شده است.

مؤثرترین باز، هنگامی که با بنزیل الکل ترکیب شد، مایع نهایی جذب‌کننده کربن را تشکیل داد.

زهرا اسحاقی گرجی خاطرنشان می‌کند: تولید هیچ یک از اجزای این ترکیب، گران نیست. ضمن اینکه این مایع غیرسمی است.

مرحله بعدی تحقیقات بر مقیاس‌بندی فناوری فراتر از مقادیر آزمایشگاهی متمرکز خواهد بود. برای امکان‌پذیر کردن این امر، ترکیب مایع باید به شکل جامد مناسب برای سیستم‌های صنعتی تبدیل شود.

اسحاقی افزود: ایده این است که این ترکیب را به ترکیباتی مانند سیلیس و اکسید گرافن متصل کنیم که تعامل با کربن دی‌اکسید را تقویت می‌کند.

این رویکرد در صورت موفقیت می‌تواند با ارائه روشی کم‌انرژی، قابل استفاده مجدد و انتخابی برای حذف کربن دی‌اکسید، پایه‌های جذب مستقیم کربن از هوا را تقویت کند؛ چالشی که با افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای به طور فزاینده‌ای فوری و ضروری شده است.