أخبار
جهاز يعمل بالطاقة الشمسية يلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء ويحوله إلى وقود مستدام
قام باحثون بتطوير مفاعل يقوم بسحب ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء ويحوله إلى وقود مستدام، باستخدام ضوء الشمس كمصدر للطاقة.
ويقول الباحثون من جامعة كامبريدج إن مفاعلهم الذي يعمل بالطاقة الشمسية يمكن استخدامه لإنتاج الوقود اللازم لتشغيل السيارات والطائرات، أو العديد من المنتجات الكيميائية والصيدلانية التي نعتمد عليها. كما يمكن استخدامه لتوليد الوقود في المناطق النائية أو التي لا تصلها الكهرباء.
وعلى النقيض من أغلب تقنيات احتجاز الكربون، فإن المفاعل الذي طوره الباحثون في كامبريدج لا يتطلب الطاقة المعتمدة على الوقود الأحفوري، أو نقل وتخزين ثاني أكسيد الكربون، بل يحول ثاني أكسيد الكربون الجوي إلى شيء مفيد باستخدام ضوء الشمس.
لقد تم الترويج لالتقاط الكربون وتخزينه كحل محتمل لأزمة المناخ، ومع ذلك، فإن التقاط الكربون وتخزينه يتطلب الكثير من الطاقة وهناك مخاوف بشأن السلامة طويلة الأجل لتخزين ثاني أكسيد الكربون المضغوط في أعماق الأرض، على الرغم من إجراء دراسات السلامة حاليًا.
وقال البروفيسور إروين رايزنر، الذي قاد البحث: “بصرف النظر عن التكلفة وكثافة الطاقة، فإن التقاط الكربون وتخزينه يوفر ذريعة لمواصلة حرق الوقود الأحفوري، وهو ما تسبب في أزمة المناخ في المقام الأول، كما أن التقاط الكربون وتخزينه عملية غير دائرية، حيث يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون المضغوط، في أفضل الأحوال، تحت الأرض إلى أجل غير مسمى، حيث لا يكون له أي فائدة لأي شخص”.
قال الدكتور سايان كار، المؤلف الأول للدراسة من قسم الكيمياء بجامعة كامبريدج: “ماذا لو صنعنا منه شيئًا مفيدًا بدلًا من ضخ ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض؟”.
وأضاف: ” يعتبر ثاني أكسيد الكربون غازًا دفيئًا ضارًا، ولكن يمكن أيضًا تحويله إلى مواد كيميائية مفيدة دون المساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي”.
تحويل النفايات والمياه والهواء إلى وقود
تركز مجموعة ريزنر البحثية على تطوير أجهزة تعمل على تحويل النفايات والمياه والهواء إلى وقود ومواد كيميائية عملية، وتستمد هذه الأجهزة إلهامها من عملية التمثيل الضوئي: وهي العملية التي تحول بها النباتات ضوء الشمس إلى غذاء، ولا تستخدم هذه الأجهزة أي طاقة خارجية: لا كابلات ولا بطاريات ــ كل ما تحتاج إليه هو طاقة الشمس.
يقوم أحدث نظام ابتكره الفريق بأخذ ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء وتحويله إلى غاز اصطناعي: وهو وسيط رئيسي في إنتاج العديد من المواد الكيميائية والأدوية.
ويقول الباحثون، إن نهجهم، الذي لا يتطلب أي نقل أو تخزين، أسهل كثيراً في التوسع مقارنة بالأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية في وقت سابق.
ويستخدم الجهاز، وهو مفاعل تدفق يعمل بالطاقة الشمسية، مرشحات متخصصة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء في الليل، مثلما تمتص الإسفنجة الماء.
عندما تشرق الشمس، تقوم أشعة الشمس بتسخين ثاني أكسيد الكربون الملتقط، مما يؤدي إلى امتصاص الأشعة تحت الحمراء، كما يقوم مسحوق أشباه الموصلات بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية لبدء تفاعل كيميائي يحول ثاني أكسيد الكربون الملتقط إلى غاز اصطناعي شمسي.
تقوم المرآة الموجودة على المفاعل بتركيز ضوء الشمس، مما يجعل العملية أكثر كفاءة.
ويعمل الباحثون حاليًا على تحويل الغاز المولد من الشمس إلى وقود سائل، والذي يمكن استخدامه لتشغيل السيارات والطائرات والمزيد- دون إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.
فرصة واعدة لقطاع الكيماويات والأدوية
وقال كار “إذا صنعنا هذه الأجهزة على نطاق واسع، فإنها قد تحل مشكلتين في وقت واحد: إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وخلق بديل نظيف للوقود الأحفوري.
يُنظر إلى ثاني أكسيد الكربون على أنه منتج نفايات ضار، ولكنه أيضًا فرصة”.
ويقول الباحثون، إن هناك فرصة واعدة بشكل خاص في قطاع الكيماويات والأدوية، حيث يمكن تحويل الغاز الاصطناعي إلى العديد من المنتجات التي نعتمد عليها كل يوم، دون المساهمة في تغير المناخ.
وهم يقومون ببناء نسخة أكبر حجمًا من المفاعل ويأملون في بدء الاختبارات في الربيع.
ويقول الباحثون، إنه إذا تم توسيع نطاق المفاعل، يمكن استخدامه بطريقة لامركزية، بحيث يمكن للأفراد من الناحية النظرية توليد وقودهم الخاص، وهو ما سيكون مفيدًا في المواقع النائية أو خارج الشبكة.
وقال رايزنر: “بدلاً من الاستمرار في استخراج وحرق الوقود الأحفوري لإنتاج المنتجات التي أصبحنا نعتمد عليها، يمكننا الحصول على كل ثاني أكسيد الكربون الذي نحتاجه مباشرة من الهواء وإعادة استخدامه، يمكننا بناء اقتصاد دائري مستدام – إذا كانت لدينا الإرادة السياسية للقيام بذلك”.
