أهم الموضوعاتأخبارالتنمية المستدامة

استراتيجية جديدة تحول الميثان إلى وقود سائل باستخدام محفز ضوئي

خطوة حاسمة لإتاحة الغاز الطبيعي كمصدر للطاقة لإنشاء بدائل للبنزين والديزل

نجح العلماء في تحويل الميثان إلى ميثانول باستخدام معادن انتقالية خفيفة ومشتتة مثل النحاس من خلال عملية تسمى الأكسدة الضوئية.

كان التفاعل أعظم تفاعل حتى الآن لتحويل غاز الميثان إلى وقود سائل تحت ظروف درجة حرارة وضغط محيطة (25 درجة مئوية و1 بار، على التوالي).

الكلمة اليونانية للوزن (باروس) هي المكان الذي نشأت فيه كلمة “بار” كوحدة ضغط. الضغط الجوي النموذجي عند مستوى سطح البحر قريب جدًا من بار واحد (100 كيلو باسكال) ، أو 100000 باسكال (101325 باسكال).

نُشرت الدراسة في مجلةChemical Communications ، حيث تعتبر نتائج الدراسة خطوة حاسمة نحو إتاحة الغاز الطبيعي كمصدر للطاقة لإنشاء بدائل للبنزين والديزل، على الرغم من أنه وقود أحفوري، فإن الغاز الطبيعي ينتج كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) عندما يتم تحويله إلى ميثانول مقارنة بأنواع الوقود السائل الأخرى في نفس الفئة.

يعد الميثانول مكونًا أساسيًا في الصناعة الكيميائية في البرازيل، حيث يستخدمه في تصنيع مجموعة متنوعة من السلع وتصنيع وقود الديزل الحيوي.

الميثان لديه قدرة أكبر 25 مرة على المساهمة في الاحترار العالمي من ثاني أكسيد الكربون، على سبيل المثال، مما يجعل إزالته من الغلاف الجوي أمرًا ضروريًا للحد من الآثار السلبية لتغير المناخ.

استعانت الدراسة من قبل FAPESP من خلال مشروعين (20 / 14741-6 و 21 / 11162-8)، من قبل المجلس الأعلى للبحوث CAPES ، وكالة تابعة لوزارة التربية والتعليم ، والمجلس الوطني للتطوير العلمي والتكنولوجي CNPq ، أحد أذرع وزارة العلوم والتكنولوجيا والابتكار.

كان المحفز الضوئي المستخدم في الدراسة اختراعًا مهمًا، وفقًا لمستشار أطروحة سيلفا والمؤلف الأخير، أستاذ UFSCar إيفو فريتاس تيكسيرا، حيث ترى أن النتائج تفتح الباب أمام تحقيق مستقبلي في استخدام الطاقة الشمسية لعملية التحويل هذه، مما قد يقلل من التأثير البيئي للعملية بشكل أكبر.

المحفزات الضوئية

لإنشاء محفزات ضوئية نشطة للضوء المرئي، ابتكر الباحثون نيتريد الكربون البلوري في شكل إيميد متعدد الهيبتازين (PHI) في المختبر باستخدام معادن انتقالية ليست نبيلة ولا وفيرة على الأرض، وخاصة النحاس.

تم نشره في مجلة Science ، سيستمر الفريق في البحث عن النحاس، وبعد ذلك، باستخدام بيروكسيد الهيدروجين كبادئ، استخدموا المحفزات الضوئية في عمليات أكسدة الميثان. تم إنتاج كمية كبيرة من المنتجات السائلة المؤكسجة، وخاصة الميثانول (2900 ميكرومول لكل جرام من المادة ، أو ميكروجرام -1 في 4 ساعات) بواسطة محفز النحاس- PHI.

يضيف تيكسيرا: ” نخطط أيضًا لاستخدام الأكسجين مباشرة لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين في التفاعل نفسه، إذا نجحت، فمن المفترض أن يجعل هذا العملية أكثر أمانًا وقابلة للتطبيق اقتصاديًا “.

وأضافت تيكسيرا ” نحن نعمل مع نحاس مشتت. عندما كتبنا المقال، لم نكن نعرف ما إذا كنا نتعامل مع ذرات أو عناقيد معزولة. نحن نعلم الآن أنها مجموعات “.

استخدم الباحثون الميثان النقي للتجربة، لكنهم يخططون لجمع الغاز في المستقبل من مصادر متجددة مثل الكتلة الحيوية.

ساهم الميثان حتى الآن في حوالي 30٪ من الاحتباس الحراري منذ حقبة ما قبل الصناعة، وفقًا للأمم المتحدة. في العقد القادم، قد تنخفض انبعاثات الميثان من النشاط البشري بنسبة تصل إلى 45%، مما يمنع ارتفاعًا بنحو 0.3 درجة مئوية بحلول عام 2045.

على الرغم من أن طريقة استخدام محفز ضوئي لتحويل الميثان إلى وقود سائل هي طريقة جديدة وغير متوفرة تجاريًا بعد، إلا أنها تتمتع بإمكانيات هائلة في المستقبل القريب.

قالت تيكسيرا في إشارة إلى دراسة أجراها علماء من جامعات أمريكية وبريطانية بتوجيه من الأستاذ في جامعة كارديف غراهام هاتشينجز،“ لقد بدأنا بحثنا منذ أكثر من أربع سنوات،” لدينا الآن نتائج أفضل بكثير من نتائج البروفيسور هاتشينجز ومجموعته في عام 2017 ، والتي حفزت أبحاثنا الخاصة “.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: