نیروگاهی الهام گرفته از گیاهان

گیاهان دی اکسید کربن را جذب و به نوعی قند تبدیل کرده و آن را مصرف می‌کنند. حال اگر بتوانیم به سازوکاری برای تبدیل ارزان قیمت دی اکسید کربن به سوخت دست یابیم، می‌توانیم ضمن کاهش آلودگی هوا به منبع خوبی برای تامین انرژی نیز دست یابیم.

نیروگاهی را تصور کنید که دی اکسید کربن اضافی موجود در هوا که به واسطه سوخت‌های فسیلی تولید شده را جذب کرده و بتواند آن را دوباره به سوخت بدل کند. حال نیروگاهی را تصور کنید که فقط از میزان اندکی آب و انرژی خورشیدی برای این کار استفاده می‌کند و در نتیجه آلودگی زیست محیطی ندارد.

این همان فرآیندی است که گیاهان از میلیون‌ها سال پیش در پیش گرفته‌اند. گیاهان می‌توانند با استفاده از آب، نورخورشید و نیز گاز دی اکسید کربن، قند تولید کرده و از آن برای تامین انرژی مورد نیاز خود برای رشد استفاده کنند.

اما چگونه می‌توان الگویی مشابه را این بار به صورت مصنوعی و در قالب یک نیروگاه پیاده کرد. نکته جالب شاید در ماهیت دی اکسید کربن باشد. مولکول دی اکسید کربن بسیار پایدار است و انرژی مورد نیاز برای اینکه آن را به واکنش وادار بسیار بالاست. یکی از راه‌های رایج برای استفاده از دی اکسید کربن مازاد این است که اتم اکسیژن را از آن جدا کرده و مونوکسید کربن را با مولکول هیدروژن ترکیب داده تا متانول تولید شود. با این وجود میزان درجه حرارات رآکتور مورد نیاز برای این کار باید در حدود 1000 درجه سانتیگراد باشد که البته بسیار پرهزینه است.

یک کاتالزور می‌تواند دی اکسید کربن را جذب کرده و به این ترتیب می‌توان دمای مورد نیاز برای واکنش را کاهش داد. برخی پژوهشگران سالهاست در حال بررسی برای یافتن کاتالیزوری هستند که بتواند حتی در دمای اتاق نیز زمینه واکنش دی اکسید کربن را فراهم سازد. یکی از مشکلاتی که در زمینه کاتالیزورهای ارائه شده تاکنون وجود دارد این است که همه آنها بسیار پرهزینه هستند. در واقع، هزینه پایین تهیه سوخت فسیلی از راه های معمول سبب می‌شود این شیوه کارایی اقتصادی نداشته باشد.

در این میان، گروهی از پژوهشگران به بررسی هشت گروه مختلف از جفت‌های اسید و باز لوئیس پرداختند. این مواد به شدت واکنش دهنده بوده و می‌توان از آنها به عنوان کاتالیزور استفاده کرد. آنها به این نتیجه رسیدند که دو عامل مهم که باید در تهیه کاتالیزور ایده آل برای این فرآیند مد نظر قرار داد عبارت است از انرژی جذب سطحی هیدروژن و نیز میزان سختی جفت لودیس (که معیاری برای تعیین تفاوت میان پتانسیل یونی با وابستگی الکترونی است).

حال پس از شناسایی این دو عامل تعیین کننده، این تیم پژوهشی قصد دارد به مطالعه بیشتر برای شناسایی کاتالزورهایی کارامدتر بپردازد. این یافته از این روی بسیار مهم است که میتواند روند پیش روی پژوهشگران مختلف را برای شناسایی این کاتالیزور هموارتر سازد.

این پژوهش در نشریه ACS Catalysis منتشر شده است. 

 

مترجم: صالح سپهری فر

No tags for this post.