التيتانيوم مورد واعد ووفير لالتقاط الكربون.. مادة أرخص وأكثر أمانًا ومزودة بقدرة أعلى
برز التيتانيوم كعنصر أساسي في الاختراق الذي تم إحرازه مؤخرًا في مجال التقاط الكربون والذي كشف عنه علماء في جامعة ولاية أوريجون.
يقدم هذا البحث المبتكر أملاً جديدًا في المعركة ضد تغير المناخ، ويبرز قوة التفكير خارج الصندوق والتعاون بين التخصصات المختلفة.
ومن خلال الاستفادة من وفرة التيتانيوم وبأسعار معقولة، نجح الفريق في تطوير طريقة واعدة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون بكفاءة أكبر.
وقد يمهد اكتشافهم الطريق أمام حلول قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة لتقليل مستويات الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي.
المعادن الانتقالية واحتجاز الكربون
وتتمحور الدراسة الجديدة، التي قادتها البروفيسورة ماي نيمان وكارلي باخ من كلية العلوم بجامعة ولاية أوريجون، حول مهمة حيوية: خفض مستويات ثاني أكسيد الكربون (CO2 ) في الغلاف الجوي .
ويلقي البحث ضوءًا جديدًا على كيفية تحسين التقاط الكربون بشكل كبير– وصولاً إلى المستوى الجزيئي.
وفي عام 2021، تم اختيار البروفيسور نيمان كزعيم لأحد مشاريع التقاط الهواء المباشر التسعة الممولة من قبل وزارة الطاقة، وفقًا لبيان صحفي صادر عن جامعة ولاية أوهايو.
ويقوم فريقها بدراسة كيف يمكن لمجمعات المعادن الانتقالية المحددة أن تلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتحوله إلى كربونات معدنية، وهو مركب موجود عادة في المعادن الطبيعية.
ما هي هذه “المعادن الانتقالية” الغامضة؟
إنها مجموعة من العناصر الموجودة بالقرب من مركز الجدول الدوري، تستمد المعادن الانتقالية اسمها من “انتقال” إلكتروناتها بين حالات الطاقة المنخفضة والعالية.
تؤدي حركة الإلكترونات هذه إلى انبعاث ألوان مميزة، مما يضيف لمسة من التألق إلى عالم الكيمياء المعقد.
إلقاء نظرة عن قرب على التيتانيوم
في حين أن التقاط الكربون، هو تقنية موجودة تسمح بتصفية ثاني أكسيد الكربون من الهواء، فإن التطبيقات الحالية باهظة التكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة.
وهنا يأتي دور فريق جامعة ولاية أوهايو على وجه التحديد، فقد قرر الباحثون تركيز اهتمامهم على عنصر التيتانيوم.
وقال باخ “لقد اخترنا البحث في التيتانيوم لأنه أرخص بـ 100 مرة من الفاناديوم، وأكثر وفرة، وأكثر صداقة للبيئة، ومثبت بالفعل في الاستخدامات الصناعية”، “وهو أيضًا بجوار الفاناديوم مباشرة في الجدول الدوري، لذا افترضنا أن سلوك التقاط الكربون قد يكون مشابهًا بدرجة كافية للفاناديوم ليكون فعالًا.”
قدرة التيتانيوم على التقاط الكربون
وفي سياق بحثهم، قام الفريق بتصنيع العديد من هياكل تيترابيروكسو تيتانات الجديدة – وهي مركبات تحتوي على ذرة تيتانيوم مرتبطة بأربع مجموعات بيروكسيد.
وأظهرت هذه المركبات الجديدة درجات متفاوتة من الفعالية في التقاط ثاني أكسيد الكربون .
وقال باخ: “إن بنية التقاط الكربون المفضلة التي اكتشفناها هي تيترابيروكسو تيتانات البوتاسيوم، وهي فريدة من نوعها، لأنه تبين أنها أيضًا بيروكسوسولفات”، “هذا يعني أنه بالإضافة إلى وجود روابط بيروكسيد مع التيتانيوم، فإنه يحتوي أيضًا على بيروكسيد الهيدروجين في البنية، وهو ما نعتقد أنه يجعله شديد التفاعل.”
تشير الأبحاث إلى أن قدرة رباعي بيروكسو تيتانات البوتاسيوم على التقاط الكربون تبلغ ضعف قدرة بيروكسيد الفاناديوم تقريبًا- وهي النتيجة التي تمنح الفريق أسبابًا مهمة للتفاؤل.
وأضاف باخ قائلاً: “التيتانيوم مادة أرخص وأكثر أمانًا ومزودة بقدرة أعلى بكثير”.
النضال المستمر ضد تغير المناخ
وبينما تستمر المعركة ضد تغير المناخ، يلقي هذا البحث الضوء على إمكانية استخدام عنصر وفير وفعال من حيث التكلفة مثل التيتانيوم لالتقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء.
تسلط الدراسة الضوء على الأهمية الحاسمة للتعاون بين التخصصات المختلفة والعلوم المتطورة في معالجة تعقيدات تحديات المناخ.
ومن خلال التركيز على حلول قابلة للتطوير وبأسعار معقولة، فإن مثل هذه التطورات تقربنا من مستقبل حيث يمكن للابتكار التكنولوجي أن يساعد في استعادة توازن الغلاف الجوي لدينا.
وهذا تذكير آخر بأنه من خلال التفكير المبتكر والالتزام الثابت والجرعة الجيدة من الفضول العلمي، يمكننا أن نحقق خطوات واسعة نحو مستقبل أكثر استدامة .
تفاصيل البحث موجودة في هذا البيان الصحفي الصادر عن جامعة ولاية أوهايو.
