فلاتر هواء ذكية تحول المباني إلى محطات لاحتجاز الكربون
مباني المستقبل الخضراء .. فلاتر هواء تحمي المناخ.. من التهوية إلى الاستدامة
يتدفق الهواء عبر كل مبنى نقضيه فيه – من منازل ومكاتب إلى مدارس ومتاجر. تحافظ أنظمة التدفئة والتبريد على حركة الهواء، لكنها تنقل أيضًا جزيئات صغيرة، غبار، وكميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (CO₂).
يمكن الآن استخدام تكنولوجيا فلاتر الهواء لتنقية هذا الهواء.
ابتكار جديد قد يغيّر طريقة التعامل مع CO₂ – بل ويساعد في خفض فواتير الطاقة في الوقت نفسه.
الدراسة الكاملة نشرت في مجلة Science Advances.
تحويل فلاتر الهواء إلى أجهزة احتجاز الكربون
حاليًا، تعتمد أكبر الجهود لسحب CO₂ من الغلاف الجوي على آلات صناعية ضخمة مكلفة وتحتاج لمساحة كبيرة.
الفكرة الجديدة تقلب هذا المفهوم رأسًا على عقب: بدل بناء محطات احتجاز كربون ضخمة، لماذا لا نستخدم أنظمة الهواء الموجودة بالفعل في كل منزل ومكتب ومدرسة؟
هذا هو الهدف من الفلتر الجديد الذي طوره باحثون في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو. يبدو شبيهًا بفلاتر الهواء التقليدية، لكنه يفعل الكثير أكثر.
تصنع هذه الفلاتر من ألياف الكربون النانوية ومادة تسمى بولي إيثيلين أمين (PEI). معًا، تحجز CO₂ من الهواء أثناء تدفقه عبر أنظمة التهوية والتكييف.
أظهرت التحليلات الشاملة أن الفلتر يزيل 92.1% من CO₂ من الهواء، حتى بعد احتساب الانبعاثات الناتجة عن التصنيع والنقل والتخلص النهائي من الفلاتر.
نفس نظام فلتر الهواء، قوة جديدة
قال رونجهوي وو، الباحث المشارك في المشروع: “كل مبنى يمتلك بالفعل أنظمة تهوية تحرك كميات كبيرة من الهواء يوميًا. بدمج فلاتر احتجاز الكربون هذه، يمكننا إزالة الكربون مباشرة من الهواء دون الحاجة لبناء محطات جديدة أو استخدام أراضٍ إضافية.”
هذا يجعل التكنولوجيا قابلة للتوسع: إذا استخدمت كل المباني هذا النوع من الفلاتر، يمكن إزالة ما يصل إلى 596 مليون طن من CO₂ سنويًا، ما يعادل إزالة 130 مليون سيارة من الطرق لمدة عام كامل.
حتى على نطاق صغير، الفوائد واضحة، أظهرت دراسة في 2024 أن هذه الفلاتر يمكن أن تساعد في خفض فواتير الطاقة بنسبة تصل إلى 21.66%.
خفض CO₂، خفض التكاليف
لماذا تساعد فلاتر احتجاز الكربون في تقليل نفقات الطاقة؟ يعود السبب إلى طريقة عمل أنظمة التكييف. عادة، يجب على أنظمة HVAC جلب الكثير من الهواء الخارجي للحفاظ على انخفاض مستويات CO₂ داخل المبنى، ويجب تدفئة أو تبريد هذا الهواء وفق الموسم – وهذا يكلف المال.
قال وو: “فلترنا يزيل ثاني أكسيد الكربون داخل المبنى، لذا لا يحتاج النظام لجلب الكثير من الهواء الخارجي. هذا يعني كمية أقل من الهواء لتدفئته أو تبريده، مما يقلل استهلاك الطاقة في HVAC.”
مجرد ضوء الشمس
السؤال الكبير لأي تقنية قابلة لإعادة الاستخدام: كيف تنظف أو تُعيد تشغيلها؟ تصميم هذه الفلاتر يسمح بإعادة استخدامها بسهولة. السر؟ ضوء الشمس.
يمتص الفلتر الحرارة من الشمس، فتقوم الحرارة بإزالة CO₂ المحجوز دون استخدام طاقة إضافية. لا حاجة لحرق الوقود أو استخدام أنظمة تسخين مكلفة، يكفي وضع الفلتر تحت الشمس ليجدد نفسه.
قال الباحث الرئيسي بو-تشون هسو: “يجب أن تكون قابلة للتجديد باستخدام الطاقة المتجددة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتجديد CO₂ باستخدام المذيب هي بتسخينه، إذا استخدمت الوقود الأحفوري لتسخينه، ستصدر على الأرجح المزيد من ثاني أكسيد الكربون مما تلتقط.”
قابلة لإعادة الاستخدام وإعادة التدوير وجاهزة للتوسع
على عكس الفلاتر التقليدية التي تُرمى كل ستة أشهر تقريبًا، تم تصميم هذه الفلاتر لإعادة الاستخدام. تتناسب مع أنظمة HVAC الحالية، مثل فلاتر HEPA. لكن بدل التوجه إلى مكبات النفايات، يمكن جمعها وتجديدها.
يتخيل هسو مستقبلًا تُدار فيه هذه الفلاتر مثل إدارة النفايات وإعادة التدوير. يمكن جمع الفلاتر المستخدمة، إرسالها لمركز مركزي، واستخلاص CO₂ المحجوز. يمكن تحويل الكربون المحتجز إلى وقود أو مواد كيميائية، مما يضيف قيمة بدل أن يكون نفايات.
تحسين الهواء الداخلي
بعيدًا عن وفورات الطاقة وتأثير المناخ، هناك فائدة مباشرة للمستخدم: تحسين جودة الهواء الداخلي.
قال وو: “يمكن لهذا النوع من الفلاتر تحسين جودة الهواء داخل الأماكن المشتركة، مثل الصفوف الدراسية والمكاتب، عن طريق الحفاظ على انخفاض مستويات CO₂، مما يساعد الناس على البقاء أكثر يقظة وتركيزًا وصحة.”
الخلاصة
هذا ليس مجرد فلتر أنظف، بل فلتر أذكى. يلتقط الكربون، يوفر المال، يستخدم ضوء الشمس، ويحافظ على صحتنا، وكل ذلك ضمن الأنظمة التي نستخدمها يوميًا. إذا اعتمدت هذه التقنية، يمكن للمباني حول العالم أن تصبح مساعدين هادئين للمناخ – نظام تكييف واحد في كل مرة.
