ورقة صناعية تحول ثاني أكسيد الكربون إلى وقود ومواد كيميائية قيمة

استلهامًا من عملية التمثيل الضوئي للنباتات، قام باحثون من جامعة كامبريدج وجامعة كاليفورنيا في بيركلي بتطوير ورقة اصطناعية تستخدم ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى هيدروكربونات، مما يوفر بديلاً مستدامًا للوقود الأحفوري.

Mô hình lá nhân tạo. (Nguồn: Đại học Cambridge)

نموذج ورقة اصطناعية. (المصدر: جامعة كامبريدج)

وبناء على ذلك، يتم ربط زهور نانوية صغيرة من النحاس (فئة جديدة من الجسيمات النانوية ذات بنية تشبه الزهرة) بورقة اصطناعية لإنتاج وقود نظيف ومواد كيميائية عالية القيمة.

وعلى النقيض من معظم المحفزات التي لا تستطيع تحويل ثاني أكسيد الكربون إلا إلى جزيئات كربون مفردة، يدمج الجهاز ورقة تمتص الضوء مصنوعة من البيروفسكايت (مادة تستخدم في صنع الخلايا الشمسية عالية الكفاءة)، مع محفز نانوي من النحاس يحول ثاني أكسيد الكربون إلى هيدروكربونات أكثر تعقيدا مع ذرتين من الكربون، عادة الإيثان والإيثيلين - المواد الخام للوقود السائل والمواد الكيميائية والبلاستيك.

وبحسب التقارير المنشورة في مجلة Nature Catalysis، فإن جميع الهيدروكربونات تقريبا اليوم تنشأ من الوقود الأحفوري.

ويقدم البحث بديلاً أنظف لهذا النوع من الوقود لأن الأساليب التي طورها فريق كامبريدج بيركلي تخلق مواد كيميائية ووقودًا مصنوعًا من ثاني أكسيد الكربون والماء والجلسرين، وهو مركب عضوي شائع، دون أي انبعاثات كربونية إضافية.

وبالإضافة إلى ذلك، لتحقيق كفاءة أعلى والتغلب على القيود المتعلقة بالطاقة في عملية تقسيم الماء، أضاف الفريق أقطابًا نانوية من السيليكون أنتجت الهيدروكربونات بشكل أفضل بنحو 200 مرة من أنظمة تقسيم الماء وثاني أكسيد الكربون السابقة. لا يعمل هذا البحث على تعزيز كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل ينتج أيضًا مواد كيميائية عالية القيمة مثل الجلسرين واللاكتات والفورمات، والتي يتم تطبيقها في الأدوية ومستحضرات التجميل والكيمياء الاصطناعية.

ويقول المؤلفون إن تطبيق أبحاثهم على التفاعلات العضوية الأكثر تعقيدًا سيفتح الباب أمام الابتكار في الإنتاج الكيميائي المستدام. ومع التحسينات المستمرة، يمكن للأبحاث أن تعمل على تسريع التحول إلى اقتصاد دائري خالٍ من الكربون.

[إعلان 2]
مصدر