«ثنائي أكسيد الكربون-Carbon dioxide»

الوقود الأحفوري: هو وقود يتم استعماله لإنتاج الطاقة الأحفورية، يستخرج من الفحم الحجري، والفحم النفطي الأسود، والغاز الطبيعي، ومن النفط، كما تستخرج أيضًا هذه المواد بدورها من باطن الأرض وتحترق في الهواء مع الأكسجين لإنتاج حرارة تستخدم في كافة الميادين.

أدى الاستهلاك البشري للوقود الأحفوري إلى زيادة انبعاثات ثنائي أكسيد  الكربون على مستوى العالم، مما أدى إلى مشاكل خطيرة مرتبطة بارتفاع درجة حرارة الأرض وتغير المناخ والاحتباس الحراري.

على الرغم من أن الانبعاثات بدت وكأنها تتلاشى منذ عدة سنوات إلا أنها على ارتفاع مرة أخرى، فهناك الكثير من الطرق المتبعة حاليًا للتخفيف من هذه الانبعاثات ولكن تكمن العقبة في أن هذه الطرق تعتمد على الطاقة بدرجة كبيرة، انخفاض قدرة ثنائي أكسيد الكربون يزيد أيضًا من صعوبة التقاطه وتحويله بكفاءة عالية إلى مواد مفيدة، الأمر الذي دفع العلماء لبذل المزيد من الجهد والوقت لحل هذه المشكلة، بفضل العمل المستمر تكللت المساعي بالنجاح وتوصلوا إلى طريقة مبتكرة لمواجهة انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون.

الطريقة المبتكرة حديثًا:

توصل العلماء بجامعة كيوتو إلى طريقة مبتكرة في محاولة لمواجهة الكميات الهائلة من ثنائي أكسيد الكربون الموجود في الهواء؛ من خلال تحويله إلى مادة مفيدة.
الجدير بالذكر أن هذه العملية تتم دون أن تستهلك الكثير من الطاقة، والأكثر من ذلك أن المواد الناتجة تكون قابلة لإعادة الاستخدام.

يقول سوسومو كيتاجاوا، كيميائي في جامعة كيوتو: “أحد أكثر الطرق إفادة لاحتجاز الكربون هو إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية عالية القيمة، مثل الكربونات الدورية بحيث نستطيع استخدامها في الأدوية”.

PCP: وهو عبارة عن بوليمر تنسيق يسهل اختراقه«porous coordination polymer»، معروف أيضًا باسم MOF «إطار معدني عضوي-Metal-organi framework»، يتكون هذا البوليمر من أيونات الزنك المعدنية، أحد أهم ميزاته حسب ما وجد العلماء عن طريق استخدام التحليل الهيكلي للأشعة السينية أنه قادر على التقاط جزيئات ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي وبكفاءة أعلى بمقدار 10 أضعاف من مركبات PCP الأخرى.

يقول كين إيتشي أوتاكي، الكيميائي بجامعة كيوتو من معهد علوم المواد الخلوية المتكامل (iCeMS): “لقد نجحنا في تصميم مادة مسامية لها تقارب كبير مع جزيئات ثنائي أكسيد الكربون ويمكنها تحويلها بسرعة وفعالية إلى مواد عضوية مفيدة”.

يحتوي البوليمر على مكون عضوي له بنية جزيئية تشبه المروحة، مع اقتراب جزيئات ثنائي أكسيد الكربون من الهيكل، وجد الباحثون أن الجزيء يدور ويعاد ترتيبه، لاحتجاز جزيئات الغاز.

ميزات PCP:

1. عندما تعيد الجزيئات ترتيب نفسها تحدث تغييرات طفيفة في القنوات الجزيئية داخل البوليمر، ونتيجةً لذلك يعمل البوليمر كمنخل يمكنه التعرف على الجزيئات حسب الحجم والشكل.
2. قابل لإعادة الاستخدام حتى مع عدم كفاية عملية التقاط الجزيئات ولو بعد 10 دورات.

يمكن للبوليمر تحويل جزيئات ثنائي أكسيد الكربون الملتقطة لصنع مادة «البولي يوريثين-polyurethane» وهي مادة لها مجموعة واسعة من التطبيقات، على سبيل المثال تستخدم في الملابس، والتعبئة، والأجهزة المنزلية وغيرها الكثير في مجالات متنوعة.

طرق أخرى تم تطويرها في وقت سابق:

قدمَ علماء من جامعة RMIT في أستراليا طريقة لتحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى فحم، باستخدام تفاعل كيميائي يشمل السيريوم المعدني.

أيضًا تمكن فريق آخر من الباحثين، من جامعة رايس في الولايات المتحدة، من تطوير جهاز لتحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى وقود سائل: في هذه العملية يكون البزموت المعدني هو المكون الرئيسي، وحامض الفورميك هو النتيجة النهائية، كل هذه الأفكار تحتاج إلى مزيد من البحث وتحتاج إلى العمل على نطاقات أكبر.

قد تصبح طريقة تحويل ثنائي أكسيد الكربون الجديدة مهمة جدًا بالنسبة لنا في المستقبل، لأسباب أقلها تحويل شيئًا ضار نوعًا ما لا نريده إلى شيء يفيدنا في مجالات متنوعة.

المصادر:

scitechdaily

Sciencealert