ابتكار تكنولوجيا النانو: أصبح من الممكن الآن إنتاج الكحول من الهواء

ابتكر موظفو المعهد الأمريكي للفيزياء أحدث "إبر نانوية" من الجرافين والنحاس، تُحوّل ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات كحول إيثيلي باستخدام طاقة التيار الكهربائي. وُصفت هذه البيانات في دورية "كيمستري سيليكت".

"لقد اكتُشف اكتشافنا، إن صح التعبير، بالصدفة. في بداية رحلتنا، كلفنا أنفسنا بمهمة مماثلة، لكننا خططنا لبذل جهد ووقت أكبر بكثير في تنفيذها. وتبين أن التحول يحدث بشكل مستقل تقريبًا، دون مشاركتنا الفعالة" - هذا ما قاله أحد المشاركين في التجربة، وهو موظف في المختبر الوطني في أوك ريدج (تينيسي).

تجدر الإشارة إلى أنه على مدار العقد الماضي، حاول العلماء مرارًا وتكرارًا تحويل مكونات الغلاف الجوي إلى وقود ومواد أخرى. على سبيل المثال، في منتصف صيف هذا العام، اخترع فيزيائيون من شيكاغو بطارية نانوية شمسية خاصة تستخدم تيارًا من الطاقة الضوئية للتحلل الجزيئي لثاني أكسيد الكربون. وقد أتاح ذلك إنتاج الهيدروجين وأول أكسيد الكربون لإنتاج الميثان والكحول الإيثيلي وأنواع أخرى من الوقود الحيوي.

لقد عمل الخبراء على هذه العمليات لفترة طويلة، في محاولة لتحديد الطرق المثلى لتحلل ثاني أكسيد الكربون، مع مجموعة الحد الأدنى من منتجات التحويل المساعدة (التي غالبًا ما تكون عديمة الفائدة أو حتى غير ضرورية بصراحة).

وقد اختار علماء النانو تكنولوجي النحاس باعتباره المادة الرئيسية التي تسهل العملية، حيث أن خصائصه تتناسب تماما مع تفاعل اختزال ثاني أكسيد الكربون.

وكانت المشكلة أن النحاس، نتيجة للتحول، ساهم في تكوين ليس مكون واحد، بل عدة مكونات، مما أصبح عقبة خطيرة أمام تطبيق هذا الاكتشاف في الصناعة.

ومع ذلك، تم حل المشكلة من خلال استخدام مادة ثورية أخرى فائقة القوة وتستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة - وهي الجرافين.

بعد منح صفائح الجرافين شكلًا فريدًا، طبّق الفنيون عليها جزئيًا جسيمات نانوية من النحاس. مكّن هذا من ضمان تحلل جزيئات ثاني أكسيد الكربون في مناطق محددة فقط، أي عند أطراف "الإبر النانوية".

خلال التجربة، تمكن الباحثون من السيطرة على العملية وتحفيز تحويل 60% من ثاني أكسيد الكربون إلى إيثانول.

حتى الآن، لا تزال تفاصيل كثيرة حول هذا التفاعل النانوي غير واضحة. ومع ذلك، فإن هذه التقنية على وشك الاستخدام في إنتاج الكحول الصناعي. علاوة على ذلك، سيكون الإنتاج الجديد أكثر ربحية: فمع انخفاض تكلفة المواد المحفزة نسبيًا، يُمكن الحصول على أي كمية تقريبًا من المنتج النهائي - الكحول الإيثيلي.

وفقًا لافتراضات المتخصصين الممارسين، يُمكن أيضًا استخدام نتائج هذه الدراسة لتجميع طاقة إضافية، والتي يُمكن تركيزها في بطاريات شمسية أو أجهزة تخزين أخرى. يُمكن بعد ذلك استخدام الطاقة المُتحصل عليها كوقود بيولوجي لتلبية مختلف الاحتياجات المنزلية والصناعية.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]