راه حل دانشمندان برای آلودگی هوا

zoomit.ir - مهرداد عیسی لو: برای نخستین بار پژوهشگران قادر به جذب گاز دی‌اکسید کربن موجود در هوا و تبدیل مستقیم آن به سوخت متانول شده‌اند.


به تازگی تیمی از پژوهشگران قادر به جمع‌آوری گاز دی‌اکسید کربن موجود در جو و تبدیل مستقیم آن به متانول شده‌اند. از متانول تولید شده می‌توان به عنوان سوخت جایگزین استفاده کرد. از موارد استفاده‌ی دیگر متانول می‌توان به کاربرد آن در فرآیند ذخیره‌سازی هیدروژن، سلول‌های سوختی و تولید پلاستیک اشاره کرد.

این خبر از دو جهت بسیار خوشحال کننده است؛ نخست آنکه اکنون دلیل دیگری نیز برای جذب دی‌اکسید کربن داریم و دوم آنکه امکان تبدیل آن به ماده‌ای سودمند مهیا شده است. جی. کی. سوریا پراکاش، سرپرست این تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در این خصوص می‌گوید:

تا پیش از این امکان جذب مستقیم دی‌اکسید کربن و تبدیل آن به متانول با استفاده از هیدروژن مولکولی در یک محفظه‌ی واحد، فراهم نشده بود. ما در حال حاضر به این موفقیت دست یافته‌ایم!
فرآیند تولید متانول از دی‌اکسید کربن و هیدروژن موضوع جدیدی نیست. اما آنچه که باعث متمایز شدن این پژوهش می‌شود، یافتن یک کاتالیزگر است که این فرآیند را بسیار سریع‌تر و ساده‌تر از گذاشته می‌کند.

این کاتالیزگر بر اساس فلز روتنیم تولید شده و یک کاتالیزگر همگن تلقی می‌شود، به این مفهوم که با گاز دی‌اکسید کربن و هیدروژن وجود در واکنش، هم‌فاز است. به علت وجود این کاتالیزگر، نیازی به اعمال تغییر در گاز دی‌اکسید کربن پس از جذب شدن از جو، وجود ندارد و می‌توان آن را به صورت مستقیم به گاز هیدروژن اضافه کرد.

آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهند که کاتالیزگر جدید به همراه چند افزودنی دیگر قادر به تبدیل بیش از ۷۹ درصد از گاز دی‌اکسید کربن جذب شده از جو به متانول است. پس از پایان فرآیند، محصول واکنش ترکیبی از متانول و آب است، اما طبق گفته‌ی پژوهشگران، به سادگی می‌توان آن‌ها را از هم جدا کرد. اما نکته‌ی مهم‌تر این است که کاتالیزگر جدید قابل استفاده‌ی مجدد است، بنابراین واکنش یاد شده را می‌توان بارها تکرار کرد.

در حالت کلی ممکن است این فرآیند به نظر ساده برسد، اما یافتن کاتالیزگری که علاوه بر دارا بودن تمام این ملزومات، در دمای مورد نیاز به انجام فرآیند (در حدود ۱۵۰ درجه‌ی سلسیوس) نیز عملکرد مناسبی از خود نشان دهد، سال‌ها پژوهشگران را درگیر خود کرده بود.

پراکاش می‌گوید:

توسعه‌ی یک کاتالیزگر همگن و پایدار برای استفاده در فرآیند تبدیل گاز دی‌اکسید کربن به متانول، بسیار چالش برانگیز بود. اکثر کاتالیزگزها در مرحله‌ی ایجاد اسید فرمیک، عملکرد خود را از دست می‌دادند. علاوه براین ما نیاز به کاتالیزگری داشتیم که قادر به تبدیل مستقیم کاربامات یا بی‌کربنات آلکیل آمونیوم به متانول باشد. ما با کاتالیزگر خود موفق به دستیابی به هر دو مورد شدیم.
با وجود آنکه این خبر برای شیمی‌دانان بسیار خوشحال‌ کننده بود، اما با این حال عده‌ای از افراد نگاهی منتقدانه به پژوهش‌های اینچنینی که امکان استفاده از گاز دی‌اکسید کربن موجود در جو را فراهم می‌کنند، دارند. آن‌ها معتقدند که چنین پژوهش‌‌هایی، مجوز ادامه‌ی استفاده از سوخت‌های فسیلی را برای بشریت فراهم می‌کند.

اما پژوهشگران صرفا امیدوارند که نتیجه‌ی تحقیق آن‌ها به فرآیند تکمیل چرخه‌ی قدیمی کربن کمک کند؛ ما این چرخه را با استفاده‌ی بیش از حد از سوخت‌های فسیلی که به صورت طبیعی امکان بازیافت آن فراهم شده بود، شکسته‌ایم. آن‌ها بر این باورند که اگر افراد شروع به استفاده از متانول به عنوان منبع سوخت و انرژی خود کنند و امکان به دست آوردن اتانول از گاز دی‌اکسید کربن زاید فراهم شود، در این صورت می‌توان به بازگشت تعادل به چرخه‌ی کربن امیدوار بود.

همچنین با وجود تولید سالانه‌ی ۷۰ میلیون تن متانول که در اغلب موارد با هدف استفاده در ساخت پلاستیک، توسط صنایع مختلف شیمیایی تولید می‌شود، روش جدید می‌تواند تاثیر چشمگیری در کاهش هزینه‌ها و آلودگی‌های به بار آمده در اثر تولید این ماده، داشته باشد.

با این حال یقینا بهترین راهکار پیدا کردن راه‌حلی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی با منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی است. اما تا آن زمان، روش توسعه داده شده‌ی فعلی نیز می‌تواند بسیار راه‌گشا باشد.

در حال حاضر این پژوهشگران به دنبال افزایش کارایی راهکار پیشنهادی خود هستند. پراکاش در این مورد می‌گوید:

ما مطالعات خود را برای توسعه‌ی کاتالیزگر بهتری که قادر به حفظ عملکرد خود در دماهای ۱۰۰ تا ۱۲۰ درجه‌ی سلسیوس باشد، ادامه خواهیم داد. قصد داریم که تا واکنش شیمیایی خود را به گونه‌ای بهینه کنیم تا کارایی آن به بالاترین حد ممکن رسیده و میزان ضایعات تولیدی حداقل شود.