ساخت راکتور خورشیدی برای تبدیل CO2 به سوخت پایدار

محققان دانشگاه کمبریج، راکتور خورشیدی ساختند که CO2 جذب شده و زباله های پلاستیکی را به سوخت پایدار و سایر محصولات شیمیایی ارزشمند تبدیل می کند.

به گزارش تکناک، محققان ثابت کرده اند که چگونه می‌توان دی اکسید کربن را از فرآیندهای صنعتی، یا حتی مستقیماً از هوا  جذب کرد و تنها با استفاده از انرژی خورشید به سوخت‌های پاک و پایدار تبدیل کرد. در آزمایش‌ها، دی‌اکسید کربن به گاز سنتز که پایه و اساس سوخت‌های مایع پایدار است تبدیل می شوند. همچنین، بطری‌های پلاستیکی به اسید گلیکولیک تبدیل شدند که به طور گسترده در صنایع آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود.

با این حال، این تیم برخلاف آزمایش‌های قبلی فناوری سوخت‌های خورشیدی خود، CO2 را از منابع واقعی مانند اگزوزهای صنعتی یا خود هوا دریافت کردند. محققان توانستند CO2 را جذب و متمرکز کنند و آن را به سوخت پایدار تبدیل کنند.

اگرچه قبل از استفاده صنعتی از این فناوری به پیشرفت‌هایی نیاز است، اما نتایج گزارش شده در مجله Joule نشان‌دهنده گام مهم دیگری در جهت تولید سوخت‌های پاک برای تقویت اقتصاد، بدون نیاز به استخراج نفت و گاز است که به محیط زیست آسیب میزند.

گروه تحقیقاتی پروفسور اروین رایسنر، برای چندین سال، مستقر در دپارتمان شیمی سوخت‌های کربنی پایدار و پاک را با الهام از فتوسنتز (فرآیندی که در آن گیاهان نور خورشید را به غذا تبدیل می‌کنند) با استفاده از برگ‌های مصنوعی تولید می‌کنند. این برگ های مصنوعی CO2 و آب را تنها با استفاده از نیروی خورشید به سوخت تبدیل می کنند.

تا به امروز، آزمایش‌های خورشیدی آن‌ها از CO2 خالص و متراکم موجود در یک سیلندر استفاده میکرد، اما برای اینکه این فناوری کاربرد عملی داشته باشد، باید بتواند به طور فعال CO2 را از فرآیندهای صنعتی یا مستقیماً از هوا جذب کند. با این حال، از آنجایی که CO2 تنها یکی از انواع مولکول های موجود در هوایی است که ما تنفس می کنیم، حساس کردن این فناوری به ترکیبات بسیار رقیق CO2 موجود در هوا یک چالش فنی بزرگ است.

علاوه بر کربن‌زدایی، فسیل‌زدایی نیز اهمیت دارد. باید سوخت‌های فسیلی کاملاً حذف شود تا یک اقتصاد واقعاً چرخشی ایجاد شود. در میان مدت، این فناوری می تواند به کاهش انتشار کربن با جذب آن از صنعت و تبدیل آن به چیزی مفید کمک کند، اما در نهایت، ما باید سوخت های فسیلی را به طور کامل از معادله حذف کنیم و CO2 را از هوا جذب کنیم.

محققان از روش جذب و ذخیره کربن (CCS) الهام گرفتند، جایی که CO2 جذب و سپس پمپاژ و در زیر زمین ذخیره می شود.

رایسنر گفت: CCS یک فناوری است که در صنعت سوخت فسیلی به عنوان راهی برای کاهش انتشار کربن در حین ادامه اکتشاف نفت و گاز محبوب است. اما اگر به جای جذب و ذخیره کربن، جذب و استفاده از کربن داشتیم، می‌توانستیم به جای دفن آن در زیر زمین، با عواقب بلندمدت ناشناخته، از CO2 چیزی مفید بسازیم و استفاده از سوخت‌های فسیلی را حذف کنیم.

محققان فناوری خورشیدی خود را به گونه‌ای تطبیق دادند که با گازهای دودکش یا مستقیماً از هوا کار می‌کند و CO2 و پلاستیک‌ها را تنها با استفاده از نیروی خورشید به سوخت و مواد شیمیایی تبدیل می‌کند.

CO2 با حباب زدن در هوا از طریق سیستم حاوی محلول قلیایی، به طور انتخابی به دام می افتد و سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن و اکسیژن به طور بی ضرری به بیرون حباب می شوند. این فرآیند حباب به محققان اجازه می دهد تا CO2 موجود در هوا را در محلول متمرکز کنند که کار با آن را آسان تر می کند.

سیستم یکپارچه شامل یک فوتوکاتد و یک آند است. این سیستم دارای دو محفظه است: در یک طرف محلول CO2 جذب می شود که به گاز سنتز که یک سوخت ساده است تبدیل می شود. از سوی دیگر، پلاستیک ها تنها با استفاده از نور خورشید به مواد شیمیایی مفید تبدیل می شوند.

دکتر متیار رحمان، نویسنده اول، گفت: جزء پلاستیکی یک ترفند مهم برای این سیستم است. جذب و استفاده از CO2 هوا، شیمی را دشوارتر می کند. اما، اگر زباله های پلاستیکی را به سیستم اضافه کنیم، پلاستیک الکترون ها را به CO2 واگذار می کند. پلاستیک به اسید گلیکولیک تجزیه می شود که به طور گسترده در صنایع آرایشی استفاده می شود و CO2 به گاز سنتز تبدیل می شود که یک سوخت ساده است.

دکتر سایان کار، نویسنده همکار، گفت: این سیستم با انرژی خورشیدی دو محصول زاید مضر شامل پلاستیک و دی اکسید کربن را می گیرد و آنها را به چیزی واقعا مفید تبدیل می کند.

رحمان گفت: به جای ذخیره دی اکسید کربن در زیر زمین مانند روش CCS، می‌توانیم آن را از هوا جذب کنیم و از آن سوخت تمیز بسازیم. به این ترتیب، می‌توانیم صنعت سوخت‌های فسیلی را از فرآیند تولید سوخت حذف کنیم و امیدواریم بتوانیم از تخریب آب و هوا جلوگیری کنیم.

دکتر سایان کار می‌گوید: این واقعیت که ما می‌توانیم به طور مؤثر CO2 را از هوا بگیریم و از آن چیز مفیدی بسازیم، خاص است. این راضی کننده است که می بینیم در واقع می توانیم این کار را تنها با استفاده از نور خورشید انجام دهیم.

دانشمندان در حال حاضر در حال کار بر روی یک دستگاه نمایشگر رومیزی با کارایی و عملی بهبود یافته هستند تا مزایای جفت شدن مستقیم هوا با استفاده از CO2 را به عنوان مسیری برای آینده ای با کربن صفر برجسته کنند.

محققان دانشگاه کمبریج یک راکتور با انرژی خورشیدی ساخته اند که CO2 موجود در هوا و ضایعات پلاستیک به سوخت های پایدار و مواد شیمیایی ارزشمند تبدیل می کند. این تحقیقات گامی مهم به سوی اقتصاد چرخشی بدون سوخت فسیلی را برجسته می کند.