مسحوق جديد يلتقط الكربون من الهواء قد يكون “قفزة نوعية” للصناعة

مسحوق أصفر غير ضار، تم إنشاؤه في المختبر، قد يكون وسيلة جديدة لمكافحة أزمة المناخ من خلال امتصاص الكربون من الهواء.

وبحسب الاختبارات الأولية، فإن نصف رطل فقط من هذه المادة قد يزيل نفس القدر من ثاني أكسيد الكربون الذي تستطيع شجرة أن تزيله، وبمجرد امتصاص الكربون بواسطة المسحوق، يمكن إطلاقه في تخزين آمن أو استخدامه في العمليات الصناعية، مثل كربنة المشروبات.

يقول عمر ياجي، الكيميائي بجامعة كاليفورنيا في بيركلي: “إن هذا يعالج حقًا مشكلة رئيسية في مجال التكنولوجيا، ويمنحنا الآن فرصة لتوسيع نطاقه والبدء في استخدامه”، إنها ليست أول مادة تمتص الكربون، لكنها “قفزة نوعية إلى الأمام [من المركبات الأخرى] من حيث متانة المادة”.

يُعرف المسحوق بأنه إطار عضوي تساهمي، مع روابط كيميائية قوية تعمل على سحب الغازات من الهواء. والمادة متينة ومسامية، ويمكن استخدامها مئات المرات، مما يجعلها متفوقة على المواد الأخرى المستخدمة في احتجاز الكربون .

ويعمل ياجي على مواد مماثلة منذ عقود من الزمن، ويشكل هذا جزءًا من حملة أوسع نطاقًا لجمع كميات ضئيلة من الكربون من الهواء ــ سواء من محطات الطاقة أو من الهواء المحيط بالمدن.

وقد نُشر بحث ياجي مع زيهوي تشو، وهو طالب دراسات عليا في مختبره، وآخرين في مجلة نيتشر الشهر الماضي.

وفي المختبر، اختبر فريق ياجي المسحوق الجديد ووجدوا أنه قادر على امتصاص وإطلاق الكربون بنجاح أكثر من 100 مرة. ويمتلئ المسحوق بالكربون في غضون ساعتين تقريبًا، ثم يجب تسخينه لإطلاق الغاز قبل بدء العملية مرة أخرى. ولا يتطلب الأمر سوى درجة حرارة تبلغ حوالي 120 درجة فهرنهايت لإطلاق الكربون؛ وهذا يجعله أفضل من الطرق الأخرى التي تتطلب درجة حرارة أعلى بكثير.

وتعني هذه الميزة أن الأماكن التي تنتج بالفعل حرارة إضافية ــ مثل المصانع أو محطات الطاقة ــ قد تستخدمها لإطلاق الغاز وبدء الدورة من جديد. ومن الممكن دمج هذه المادة في أنظمة احتجاز الكربون الحالية أو في التكنولوجيا المستقبلية.

ويقول ياغي إنه يستطيع أن يتخيل مستقبلاً يبني فيه الناس مصانع ضخمة باستخدام هذه المادة في كل مدينة يبلغ عدد سكانها مليون نسمة أو أكثر حول العالم. وهو يخطط لتوسيع نطاق استخدام هذا النوع من احتجاز الكربون من خلال شركته التي تتخذ من إيرفين بولاية كاليفورنيا مقراً لها، أتوكو، ويعتقد أن المسحوق يمكن تصنيعه بكميات تصل إلى عدة أطنان في أقل من عام.

تقلل بشكل كبير من الطاقة اللازمة لاستخدام التقاط الهواء

يقول شينج تشيان ما، الكيميائي بجامعة نورث تكساس والذي لم يشارك في العمل الجديد، إن هذه التكنولوجيا قد تغير قواعد اللعبة. ويقول: “إن أحد التحديات التي تواجه التقاط الهواء المباشر يكمن في درجات الحرارة العالية للتجديد”، مضيفًا أن المادة الجديدة يمكن أن تقلل بشكل كبير من الطاقة اللازمة لاستخدام التقاط الهواء المباشر، مما يجعلها “جديدة جدًا” و”واعدة جدًا”.

يقول فرزان كازيميفار، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة ولاية سان خوسيه والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: “نحن بحاجة إلى تقليل انبعاثاتنا من الغازات المسببة للاحتباس الحراري، ونحن بحاجة إلى القيام بذلك بسرعة”، “في الأمد القريب، يوفر استبدال المصادر الكبيرة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون – مثل محطات الطاقة التي تعمل بالفحم – بالكهرباء المتجددة أسرع خفض للانبعاثات، ومع ذلك، في الأمد البعيد، في حالة عدم انخفاض الانبعاثات بالوتيرة المرغوبة، أو إذا اشتدت تأثيرات الاحتباس الحراري العالمي، فقد نحتاج إلى الاعتماد على التقنيات التي يمكنها إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، والتقاط الهواء المباشر هو أحد هذه التقنيات”.

ولكن إزالة الكربون من الهواء تظل صعبة، وكما هي الحال مع جميع الدراسات التي تُجرى على نطاق المختبر في مراحلها المبكرة، فإن التحدي يكمن في توسيع نطاق النظام للدراسات التجريبية.

التحدي الرئيسي الذي تواجهه جميع تقنيات التقاط الهواء

ورغم أن تركيز ثاني أكسيد الكربون يتزايد، فإنه يبلغ الآن نحو 400 جزء في المليون، أو 0.04%، وهذا يعني أن أي تقنية لالتقاط الغاز من الهواء تتطلب نقل كميات هائلة من الهواء ــ وهذا يتطلب استهلاكاً كبيراً للكهرباء لتشغيل المراوح، كما يقول كازيميفار، ويضيف: “أعتقد أن كثافة الطاقة العالية في هذه العملية تشكل التحدي الرئيسي الذي تواجهه جميع تقنيات التقاط الهواء المباشر”.

ويخشى بعض العلماء أن تكون التوقعات بشأن أنظمة التقاط الهواء المباشر مبالغ فيها. فقد كتبت مجموعة من العلماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مؤخراً ورقة بحثية تحلل الافتراضات التي تقوم عليها العديد من خطط تثبيت المناخ، وتشير إلى الطرق التي قد تكون بها أنظمة التقاط الهواء المباشر متفائلة بشكل مفرط.

ويشير ما أيضًا إلى أن التحدي الرئيسي لاستخدام هذا النهج لمكافحة تغير المناخ يكمن في التكلفة العالية للمواد اللازمة لإنشاء مواد قادرة على التقاط الكربون.

ومع ذلك، يقول ياجي إن هذه المادة قادرة على تغيير الطريقة التي نتعامل بها مع إزالة الكربون، ويقول: “لقد عملنا على هذا الأمر لمدة 15 عامًا، وهو يعالج بشكل أساسي بعض المشكلات المتبقية، ولا يوجد عذر لنا الآن لعدم البدء في التفكير بشكل أكثر جدية في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء”.