تبدیل دی‌اکسید کربن به هیدروکربن با استفاده از نور خورشید

محققان دانشگاه‌های کمبریج و برکلی سیستم نوآورانه‌ای برای تبدیل دی‌اکسید کربن به هیدروکربن پیچیده با استفاده از نور خورشید معرفی کردند.

به گزارش تک‌ناک، این دستاورد می‌تواند زمینه‌ساز تولید انرژی پاک‌تر و فرایندهای تولیدی پایدارتر شود و گام مهمی در جهت مقابله با بحران تغییرات اقلیمی به حساب می‌آید.

ترکیب سلول خورشیدی با فناوری نوین

رویکرد محققان در این تحقیق، ترکیب یک سلول خورشیدی با کارایی بالا و ساخته‌شده از ماده‌ای به نام پروسکایت با کاتالیزورهای مسی ریز موسوم به nano-flowers است.

در حالی که روش‌های سنتی تبدیل CO₂ اغلب به تولید مولکول‌های تک‌کربنه می‌انجامند، این فناوری جدید قادر است هیدروکربن‌های پیچیده‌تری مانند اتان و اتیلن تولید کند، که نقش اساسی در ساخت سوخت‌های مایع، پلاستیک‌ها و دیگر مواد شیمیایی دارند.

پیشرفت بزرگ در علم و صنعت

این مطالعه که در مجله معتبر Nature Catalysis منتشر شده است، یک گام مهم رو به جلو را در جایگزین‌های پایدار برای سوخت‌های فسیلی نشان می‌دهد.

در حال حاضر بیشتر هیدروکربن‌ها از منابع فسیلی استخراج می‌شوند، که مشکلات زیست‌محیطی فراوانی را به دنبال دارند. اما تیم تحقیقاتی کمبریج-برکلی با توسعه سیستمی که تنها با استفاده از CO₂ ، آب و گلیسرول (یک ماده آلی رایج)؛ هیدروکربن تولید می‌کند، توانسته‌اند بدون انتشار کربن اضافی به این مشکل پاسخ دهند.

الهام از فتوسنتز در تبدیل دی‌اکسید کربن به هیدروکربن

این فناوری پیشرفته از فرایند طبیعی فتوسنتز الهام گرفته است، که در آن گیاهان نور خورشید را به انرژی تبدیل می‌کنند. دکتر ویرجیل آندری، نویسنده ارشد این مطالعه، در توضیح این پروژه گفت: «هدف ما فقط کاهش CO₂ نبود و ما قصد داریم که هیدروکربن‌های پیچیده‌تری ایجاد کنیم، که به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند.»

بهره‌وری بالا در سیستم تبدیل دی‌اکسید کربن به هیدروکربن

محققان با ترکیب ماده جاذب نور پروسکایت و کاتالیزور مسی موفق شدند CO₂  را به هیدروکربن‌های پیچیده‌تری تبدیل کنند. همچنین به جای استفاده از روش سنتی تقسیم آب، از الکترودهای سیلیکونی استفاده کردند، که گلیسرول را اکسید می‌کنند و به این ترتیب فرایند کارآمدتری به دست آمد. این ترکیب باعث شد تا سیستمی ایجاد شود که هیدروکربن‌ها را حدود ۲۰۰ برابر کارآمدتر از مدل‌های قبلی تولید کند.

تبدیل نور خورشید به سوخت

این واکنش علاوه بر تبدیل CO₂ به هیدروکربن‌ها، محصولات جانبی ارزشمندی مانند: گلیسرات، لاکتات و فورمات تولید می‌کند، که در صنایع مختلف از جمله داروسازی، لوازم آرایشی و سنتزهای شیمیایی کاربرد دارند.

دکتر آندری بیان کرد: «ما با این نوآوری نشان دادیم که گلیسرول، که اغلب به عنوان زباله تلقی می‌شود، می‌تواند در واقع نرخ‌های واکنش را افزایش دهد. این موضوع فرصت‌های جدیدی برای استفاده از فناوری ما در فرایندهای شیمیایی مختلف ایجاد می‌کند.»

چشم‌انداز آینده در تبدیل دی‌اکسید کربن به هیدروکربن

با اینکه تیم تحقیقاتی توانسته است حدود ۱۰ درصد از CO₂ را به هیدروکربن تبدیل کند، اما آنها هنوز امیدوار هستند که بتوانند کاتالیزورهای خود را بهبود بخشند و کارایی این فرایند را بیشتر کنند.

 آنها در تلاش هستند که سیستم خود را به گونه‌ای گسترش دهند که قابلیت پذیرش واکنش‌های آلی پیچیده‌تر را پیدا کند. این پیشرفت‌ها می‌تواند باعث تحولات انقلابی در تولید شیمیایی پایدار شود.

همکاری بین‌المللی و تأثیر جهانی

دکتر آندری اعلام کرد: «این پروژه نشان‌دهنده قدرت همکاری بین‌المللی در پیشبرد دانش علمی و کاربردهای عملی است. همکاری میان محققان کمبریج و برکلی نه تنها می‌تواند نحوه تولید سوخت‌ها و ترکیبات شیمیایی ضروری را تغییر دهد، بلکه می‌تواند به شکل‌گیری یک آینده پایدارتر کمک کند.»

این فناوری نوین در آینده نزدیک می‌تواند زمینه‌ساز تحولات عمده در فرایندهای صنعتی و تولید انرژی پاک و پایدار باشد.