طريقة واعدة لإزالة الكربون من الغلاف الجوي.. استخدام الكهرباء لمعالجة المواد الكيميائية لسحب الكربون من الهواء

يرسل البشر ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون (CO2 ) في الهواء كل عام، عن طريق توليد الكهرباء، وتصنيع المنتجات، والقيادة، والطيران، والقيام بأنشطة روتينية أخرى.

وبينما يمكن للنباتات أن تمتص بعضًا من ثاني أكسيد الكربون، فإن الكثير منه يظل معلقًا في الغلاف الجوي، حيث يعمل كغطاء عازل يحبس الحرارة على الأرض.

يعتقد العلماء، أن إزالة جزء من ثاني أكسيد الكربون- وإما تخزينه على المدى الطويل أو تحويله إلى شيء مفيد – هو خيار محتمل لإبطاء تقدم تغير المناخ الذي يسببه الإنسان، لكن عزل الكربون، كما تُعرف العملية، أسهل في القول من فعله.

ومع ذلك، تقدم الأبحاث من جامعة كولورادو بولدر، رؤى جديدة حول طريقة واعدة لإزالة الكربون من الغلاف الجوي: استخدام الكهرباء لمعالجة المواد الكيميائية حتى تتمكن من سحب الكربون من الهواء.

استخدام التقنيات الكهروكيميائية

كشف العلماء عن نتائج تجاربهم على عائلة من المركبات المعروفة باسم”quinones “، في ورقة بحثية جديدة نُشرت مؤخرًا في مجلة Energy Advances ، باستخدام التقنيات الكهروكيميائية لتغيير هياكلها الجزيئية، وجد الباحثون أن الكينونات يمكنها بالفعل الارتباط بالكربون والتقاطه بطريقة مضبوطة.

يقول الباحثون، إن هذا الاكتشاف لا يمثل اكتشافًا مهمًا وجديدًا في مجال الكيمياء فحسب، بل إنه يساعد العلماء أيضًا على فهم المزيد حول أنواع المركبات التي قد تكون أفضل – أو أسوأ – في التقاط الكربون من الهواء.

تتصرف جزيئات الكينون المنشطة كهروكيميائيًا بشكل مختلف عند التقاط الكربون من ظروف شبيهة بالهواء- حيث يتم تخفيف ثاني أكسيد الكربون بين العديد من الغازات الأخرى- مقابل مصادر ثاني أكسيد الكربون المركزة ، مثل تلك المنبعثة في محطات توليد الطاقة.

“ظروف الجوع“

تقول المؤلفة المشاركة للدراسة “واينا لوكا”، الأستاذة المساعدة في جامعة كولورادو بولدر، إن العلماء منذ فترة طويلة، أفترضوا أن جزيئات الكينون مرتبطة دائمًا بجزيئي ثاني أكسيد الكربون لكل منهما، وتعمل بنسبة 1: 2، لكنهم وجدوا أنه عند التقاط الكربون من المصادر المخففة، والتي أطلقوا عليها اسم “ظروف الجوع”، فإن الكينونات ترتبط فقط بجزيء ثاني أكسيد الكربون لكل منها بنسبة 1: 1.

تسخير قوة الكيمياء الكهربائية من أجل الخير

تنتج محطات الطاقة ما يقرب من 31٪ من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون – وحوالي 24٪ من جميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري- في الولايات المتحدة ، وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية، ذلك لأن محطات الطاقة تحرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي بشكل أساسي لتوليد الكهرباء، وهي عملية تنتج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون .

في الوقت الحالي، تحدث معظم عمليات عزل الكربون التي تحدث في هذه المصانع ، المجهزة بمعدات خاصة يمكنها التقاط ثاني أكسيد الكربون قبل تصريفه في الغلاف الجوي، فهذه العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة ومكلفة ، كما أنها تقتصر على مواقع محددة.

جهود عزل الكربون الحالية

كما أنه ليس مستخدمًا على نطاق واسع: وفقًا لبعض التقديرات، فإن جهود عزل الكربون الحالية تلتقط 0.1 ٪ فقط من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية كل عام، للمساعدة في إبطاء تقدم تغير المناخ والحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى هدف اتفاق باريس البالغ 1.5 درجة مئوية، يجب زيادة هذا الرقم بسرعة وبشكل كبير، ويثق لوكا في أن الكيمياء الكهربائية يمكن أن تساعد.

نظام يمكن نشره بين الافراد

تأمل لوكا ومعاونوها، أنه من خلال الكشف عن أسرار العمليات الكهروكيميائية، فإنهم قد يجلبون يومًا ما التقاط الكربون وعزله للجماهير، في النهاية، يأملون أن يتمكن أي شخص، في أي مكان، من تشغيل جهاز صغير يسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء.

كما تقول، “طريقتنا تفتح الباب أمام نظام يمكن نشره في الفناء الخلفي الخاص بك – قد يكون شيئًا تضعه بجوار منزلك أو ربما حتى سيارتك”، “سيكون في نهاية المطاف أرخص، كما أنه سيكون من السهل توزيعه حول الأماكن التي لا توجد فيها مصادر مركزة لثاني أكسيد الكربون، من نواح كثيرة ، يمكن أن يغير الطريقة التي نؤدي بها أعمالنا.”

كيفية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية مفيدة

يأمل الباحثون أيضًا في معرفة كيفية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية مفيدة في نهاية المطاف، اليوم ، يتم تخزين معظم الكربون المحتجز تحت الأرض في تكوينات جيولوجية.

لا تزال رؤيتهم بعيدة عن أن تصبح حقيقة على مدى سنوات عديدة، ولكن، مع ذلك ، فإن الاكتشافات والتقدم الذي يحرزونه في المختبر شجع الباحثين.

تقول لوكا: “نحن لسنا في مرحلة بناء الأجهزة وإنقاذ العالم، لكننا متحمسون جدًا للمساهمة ببعض المعرفة حول المواد التي يمكن اعتبارها مرشحة لالتقاط الكربون في الهواء مباشرة”، وتضيف “سنصل إلى نقطة لا يمكننا فيها التراجع عن الضرر الذي لحق ببيئتنا العالمية، ولهذا السبب نقوم بهذا العمل – لمحاولة القيام بشيء حيال ذلك ومحاولة المساهمة بأفكار لصياغة بعض الحلول على طول الخط “.

تابعنا على تطبيق نبض