ساخت کاتالیزور جدید برای تبدیل کارآمدتر دی اکسید کربن اتمسفر به بنزین

دهه‌ها فتوسنتز و صدها هزار سال فشار و گرما ناشی از فعالیت‌های زمین‌شناسی منجر به تبدیل دی‌اکسید کربن اتمسفر به زنجیره‌های بلند هیدروکربن‌هایی شده که سوخت‌های فسیلی را می‌سازند.

اما انسان ها نمی توانند میلیون ها سال صبر کنند تا دی اکسید کربن اضافی را به اتمسفر تبدیل به هیدروکربن های مفید کنند. با این حال، پیشرفت در شیمی می تواند به ما کمک کند تا بخشی از این فرآیند را تسریع کنیم. پیشرفت‌های اخیر در ساخت کاتالیزورهایی که می‌توانند دی اکسید کربن را به مولکول‌های گازدار تبدیل کنند، می‌تواند چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای جمع‌آوری آلاینده‌های مضر از جو زمین و تبدیل آنها به مواد قابل استفاده داشته باشد. اگرچه هیدروکربن های تولید شده توسط کاتالیزورهای جدید با زنجیره کوتاه هستند، اما همین فرآیند نسبت به تمام روش های قبلی تبدیل دی اکسید کربن به هیدروکربن کارآمدتر است.

مقاله مرتبط:

این فناوری که توسط مهندسان شیمی دانشگاه استنفورد ابداع شده است، دی اکسید کربن اضافی را با مقدار مناسب هیدروژن ترکیب می کند تا زنجیره ای از مولکول های اتان، پروپان و حتی بوتان را تشکیل دهد که می تواند منبع سوخت های نسل بعدی باشد.

متئو کارنیلو یک مهندس شیمی در دانشگاه استنفورد می گوید:

با این روش می توانیم عمدتا بنزین تولید کنیم.

در سال‌های اخیر تلاش‌هایی برای ایجاد روشی مقرون‌به‌صرفه برای استخراج دی‌اکسید کربن از جو و تبدیل آن به مواد مفیدی مانند. سوخت یا پلاستیک ها ساخته شده، موادی که مردم حاضرند برای خرید آن پول خرج کنند.

چالش پیش روی دانشمندان یافتن راهی برای تبدیل حداقل بخش کوچکی از میلیاردها تن دی اکسید کربنی است که هر ساله وارد جو زمین می شود به طرق مختلف به مواد مفید تبدیل می شود. برای اینکه چنین روشی مقرون به صرفه باشد، باید حداکثر میزان ممکن دی اکسید کربن موجود در گازهای سوختی را جمع آوری و طی فرآیندی سریع و ارزان به مواد مورد نظر تبدیل کرد. کارنیلو می گوید:

به منظور جذب حداکثر مقدار ممکن دی اکسید کربن، زنجیره هیدروکربنی حاصل باید تا حد امکان بزرگ باشد.

اما زنجیره های هیدروکربنی دوربرد را نمی توان با کمک فناوری مدرن تولید کرد. تشکیل زنجیره های هیدروکربنی طولانی نیاز به گرما و فشار زیادی دارد، بنابراین راندمان فرآیند کاهش می یابد و هزینه ها سر به فلک می کشد.

  نسخه جهانی شیائومی ردمی نوت 11 با صفحه نمایش 90 هرتزی AMOLED و بلندگوهای دوگانه در دسترس خواهد بود.

کارنیلو و تیم تحقیقاتی اش بر روی پلیمرهای آلی معلوم شد که آنها مواد بسیار متخلخلی هستند که می‌توان آن‌ها را تغییر اندازه داد تا ساختاری مناسب برای به دام انداختن مولکول‌های کربن، ترکیب آنها با هیدروژن و در نهایت تشکیل یک زنجیره هیدروکربنی تشکیل دهند.

در این فرآیند از کاتالیزور فلزی دیگری برای سرعت بخشیدن به فرآیند استفاده می شود که ترکیبی از روتنیوم و اکسید تیتانیوم است. محققان می توانند با مدل سازی منافذ ساختارهای پلیمری، کارایی فرآیند را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. نتیجه افزایش قابل توجه 10 برابری وزن مولکولی زنجیره های کربنی و همچنین افزایش سرعت تولید زنجیره های چهار کربنه بوتان با استفاده از کاتالیزورهای پوشش داده شده با پلیمرهای آلی تا 1000 برابر است.

گنگ‌شونگ ژواو گفت: «این دانشجوی دکترا در آزمایشگاه کارنیلو است.

کاتالیزورهای پلیمری بدون پوشش، مقادیر زیادی هیدروژن را روی سطح خود جذب می‌کنند و در نتیجه توانایی ماده برای به دام انداختن مولکول‌های کربن و ترکیب با هیدروژن را کاهش می‌دهند. اما زمانی که سطح کاتالیزور با پلیمرهای متخلخل پوشانده می‌شود، می‌توانیم سرعت جذب مولکول‌های کربن و هیدروژن را متعادل کنیم و در همان واکنش‌ها زنجیره‌های کربنی طولانی‌تری تولید کنیم.

در حالت ایده آل، هر مقدار کربنی که بتوان از جو زمین استخراج کرد، باید به طور ایمن کنترل شود. یا به صورت سوخت و سایر مواد مصرفی یا مواد کربنی که هزینه خاصی برای آن وجود ندارد. تولید سوخت خالص کربن صفر می تواند فرآیند جذب کربن و تولید سوخت را توجیه اقتصادی کند و از سوی دیگر به کنترل انتشار گازهای گلخانه ای کمک کند.

  رکورد فروش 80000 گوشی گیمینگ شیائومی Redmi K50 تنها در چند دقیقه!

بوتان نسبت به سایر هیدروکربن ها سنگین تر است و احتمال تبخیر آن در دمای اتاق و نشت آن به اتمسفر کمتر از سایر هیدروکربن های با زنجیره کوتاه است، بنابراین تولید چنین هیدروکربنی ها دستاورد مهمی برای محققان تلقی می شود.

مقاله مرتبط:

با این حال، با تحقیقات بیشتر، می توان از این فرآیند شیمیایی برای تولید انواع پایدارتر هیدروکربن ها استفاده کرد که می تواند پایه ای برای تولید ساختارهای بادوام و مفید برای ذخیره سازی ایمن مولکول های کربن باشد.

البته بدیهی است که شبیه سازی روش طبیعی جذب کربن و استفاده از آن در ساختارهای بیولوژیکی و توسعه چنین فرآیندی اولویت اول پژوهشگران است. چه چیزی می تواند بهتر از تبدیل دی اکسید کربن به گیاهان و برگ های بیشتر برای فتوسنتز باشد؟ اما اگر ادامه روش های فعلی وابستگی ما به سوخت های فسیلی را در آینده کاهش دهد، سرمایه گذاری در این فناوری توجیه پذیر خواهد بود.

دیدگاهتان را بنویسید