محققان در پی برگرداندن کربن دی اکسید برای انجام فعالیت مجدد می باشند

telegram

برکلی، کایفرنیا – برای لحظه ای فکر کنید، کربن دی اکسید به عنوان یک آلاینده، زباله و محصول زائد سوختن سوخت های فسیلی باشد. مانند سایر آلاینده ها، کربن دی اکسید به درون اتمسفر انداخته می شود، جایی که در تغییرات آب و هوایی نقش دارد. مقدار کمی از آن گرفته و در زیر زمین ذخیره شده که خارج از هوا نگه داری می شود.

بازیافت کربن دی اکسید برای استفاده مجدد

اما بطور افزاینده، محققین درحال بررسی می باشند که علاوه بر کربن دی اکسیدی که دور انداخته شده و یا ذخیره می شود، چگونه می توان بسیاری از آن را تصفیه کرد؟
برگرداندن کربن دی اکسید برای انجام فعالیت مجدد
در آزمایشگاه های سراسر جهان ، کاوشگران بر راههای این مهم کار می کنند. شرکت X prize انگیزه ای ایجاد کرد و جایزه ای ۲۰ میلیون دلاری برای تیم هایی قرار داده است که تا سال ۲۰۲۰ بتوانند تکنولوژی ایجاد کنند تا کربن دی اکسید را از دودکش نیروگاه های زغال سنگ یا گازی گرفته و به محصولات مفید تبدیل کند.

اما شاید هدف نهایی محققین در این زمینه برگرداندن هدر رفت محصولات سوزاندن سوخت به سوختی جدید باشد. در تئوری اگر در مقیاس بزرگ با استفاده از انرژی تجدید پذیر یا حتی نور خورشید  انجام شود، هیچ دریافتی خالصی از انتشار گازها وجود ندارد و مولکول های کربن دی اکسید یکسان می توانند انتشار یابند، بدست آیند و به سوخت های جدیدی تبدیل شوند و مجدد انتشار یابند و همینطور ادامه داشته باشد.

پیشرفت هزارساله با ساخت دستگاه بازیافت کربن دی اکسید

هری آ. آتواتر گفت جایزه بزرگ نصیب گروهی است که درک کند چگونه کربن دی اکسید قابل بازیافت است و منبعی تجدید پذیر می باشد. دانشمند مواد موسسه فناوری و مدیر مرکز مشترک فتوسنتز مصنوعی کالیفرنیا که آزمایشگاه هایی در مرکز ملی لاورنس برکلی و کالتک دارد افزود این می تواند پیشرفت هزارساله برای جامعه باشد.

کربن دی اکسید برای تشکیل محصولات اساسی مثل کود اوره  و پلاستیکهای مخصوص استفاده می شود. اما فرایندهایی هستند که لزوما بازده انرژی مناسبی ندارند و تقریبا همه کربن دی اکسید مورد استفاده از ذخایر طبیعی زیرزمین تامین می شود. حتی شرکتها شروع به استفاده از کربن دی اکسید دریافت شده می کنند که کمتر از ۰٫۵% حدود ۳۲ بیلیون تن کربن دی اکسیدی است که سالانه توسط فعالیتهای انسانی منتشر می شود.

آنچه دکتر آتواتر و سایرین در ذهن خود دارند، دستگاهی است که اگر مقیاس بندی شود، می تواند بخش ویژه ای از کربن دی اکسیدی که از نیروگاهها یا فرایندهایی مثل تولید سیمان یا بطور مستقیم حتی از اتمسفر دریافت می شود را بازیافت کند.

اما توسعه دستگاههایی که بتوانند بطور موثر و اقتصادی مقدار زیادی کربن دی اکسید مورد نیاز را تبدیل کنند، به غلبه بر بسیاری از موانع که حداقل آنها انرژی مورد نیاز برای تقسیم مولکولهای کربن دی اکسید است، نیازمند می باشند.

دیک تی.کو پروفسور دانشگاه نورث وسترن و مدیر عامل موسسه سوخت خورشیدی، گروهی که همکاری میان پژوهشگران در این زمینه را حمایت می کند، گفت بزرگترین چالش این است که ما چگونه از میلی گرم به مگا تن برویم ؟

در مرکز تحقیقات آزمایشگاه لورانس برکلی با نمایی فاصله دار از خلیج سن فرانسیسکو، دکتر آتواتر هدایت گروهی از دانشمندان را بر عهده دارد که در تلاشند همان کاری را کنند که گیاهان به عنوان فتوسنتز انجام می دهند. آنها می خواهند کربن دی اکسید و آب را بگیرند و فقط با استفاده از نور خورشید آن را به سوخت تبدیل کنند.

این مرکز در سال ۲۰۱۰ با کمک مالی وزارت انرژی با اختصاص جنبه کاری در پنج سال اول به موضوع فتوسنتز شروع به فعالیت کرده است که در ابتدا به تجزیه ذرات آب یعنی اکسیژن و هیدروژن پرداخته است.

دکتر آتواتر، فرانسس هول معاون مدیر و کارل واکزاک محقق و دانشمند پروژه بسیاری از فعالیتهای میوه ها را نشان دادند – مواد نیمه رسانا ساندویچی به اندازه تراشه، کاتالیستها و غشاهایی که در یک مخزن  شفاف با محلول پایه آب احاطه شده قرار گرفته اند. هنگامی که تراشه تحت روشنایی قرار گیرد، حبابهای گاز که هیدروژن در یکطرف و اکسیژن در طرف دیگر تشکیل می شوند، منقطع شده و به سمت بالا می روند.

با محاسبات آنها، تراشه حدود ۱۰ برابر بازده بیشتری نسبت به گیاهان معمولی دارد که از حدود ۱% نور خورشید تابشی به آنها استفاده می کنند.

این مرکز در حال حاضر بر بخشهای کربن دی اکسید در معادله فتوسنتز کار می کند. هدف ادغام دو فرایندی در دستگاهی بسیار شبیه به پنلهای خورشیدی می باشد. اما نسبت به الکتیسیته تولیدی، سوختی (شاید اتانول) تولید می کند که مستقیما می سوزد یا به بنزین تبدیل می شود.

کربن دی اکسید نسبت به آب سختتر و پیچیده تر تجزیه می شود که شامل ۶ مرحله است و هر یک نیازمند انرژی و کاتالیست می باشد. بنظر می رسد طبیعت آن را بدون زحمت انجام می دهد اما میلیون ها سال طول می کشد تا این فرایند را بهبود داد و به تکامل رساند.

دکتر آتواتر گفت: چالش بزرگ کربن دی اکسید این است که شما یک دسته کامل محصولات را تولید می کنید، اما طبیعت با مکانیزم های تصفیه شده ای و با دقت تمام می تواند تنها یک محصول را تولید کند.

بسیاری از فعالیتهای مرکز به مطالعه کاتالیستها برمیگردد که پیرامون آنالیز تئوری و آزمایش ترکیبات ممکن اکسیدهای فلزات می باشد تا ببینند چگونه آنها عمل می کنند. روش تست مشابه کشف دارو می باشد که از تجهیزاتی استفاده می شود که می تواند تعداد زیادی از نمونه های کوچک را در یک زمان آنالیز کند.

هدف تهیه دستگاهی است که می تواند تنها یک محصول تولید کند، درست همانند فتوسنتز طبیعی اما با بازده بیشتر. در یک زمان، دستگاه می تواند سالهای زیادی را مانند پنل های خورشیدی بگذراند. این مشکل نیز به چالشهای مهندسین و طراحان اضافه می شود.

گروههای تحقیقاتی دیگر و شرکتهای تاسیس شده نیز وجود دارند که بر تبدیل کربن دی اکسید کار می کنند. شرکت سانفایر در درسدن آلمان نمونه اولیه نفت خام مصنوعی از کربن دی اکسید و آب تولید کرد. بخشی از نفت خام، سوخت دیزل است و در سال ۲۰۱۵ آئودی از دیزل سانفایر استفاده کرد تا به طور مختصر توان یکی از خودروهایش را تامین کند.

فرایندهای سانفایر از الکتریسیته بجای نور خورشید استفاده می کنند، بنابراین الکتریسیته از منابع تجدیدپذیر است که منجر به  کاهش معنادار کربن می شود.

کریستین ون اولشاسن اسر ارشد فناوری سانفایر گفت: با توجه به مقدار الکتریسیته زیاد مورد نیاز، چالش بزرگ تولید سوخت است که در قیمت با سوختهای فسیلی مرسوم رقابت می کند.

در برکلی و در آزمایشگاه مرکزی متصل به فتوسنتز مصنوعی، سه دانشمند جوان در یک شرکت کوچک (Opus12) شروع به کار کردند تا دستگاه تبدیل کربن دی اکسید خود را که با الکتریسیته تقویت می شد را توسعه دهند.

ایده آنها بهره وری از واقعیتی است که کربن دی اکسید می تواند به محصولات مختلفی تبدیل شود و توسط کاتالیزورهای مناسب با یک محصول خاص  ایجاد خواهد شد.

اگه دوست داشتین این مطلبو واسه دوستاتونم بفرستید - زندگی رنگی با پورتال رنگی :)

منبع نوشته: NYTimes

دیدگاه بگذارید

اولین نفری باشید که در این بحث شرکت می کنید !

اطلاع از
wpDiscuz