تقنيات حديثة لتحويل ثاني أكسيد الكربون للحد من الاحتباس الحراري

طور الباحثون في مجال الطاقة مجموعة من الحلول المبتكرة التي تهدف إلى تقليل انبعاثات الغازات التي تسهم في الاحتباس الحراري وتعزيز الاستخدام المستدام للوقود والمواد الكيميائية، وتمثل تقنيات احتجاز الكربون وأجهزة التحليل الكهربائي جزءاً من هذه المبادرات، حيث تعمل هذه الأجهزة على التقاط ثاني أكسيد الكربون (CO2) وتحويله إلى منتجات مفيدة مثل أول أكسيد الكربون (CO) والميثانول (CH₃OH) والميثان (CH₄) ومركبات متنوعة أخرى، تشمل هذه التطورات العلمية آفاقاً جديدة في خفض تأثير الكربون على البيئة.

وفقا لموقع “techxplore”، حققت تقنيات جديدة قيد التجريب في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد قيمة تستخدم في الوقود والعمليات الصناعية تقدماً ملحوظاً، رغم ذلك يواجه معظم هذه الحلول تحديات متعلقة بعملية تنقية ثاني أكسيد الكربون التي تتضمن فصل الغاز عن الشوائب والملوثات، مما يؤدي إلى تقليل كفاءة الأنظمة وزيادة التكاليف في تطبيقها، وتعتبر هذه العوائق من الأسباب الرئيسية التي تعيق انتشار هذه الحلول بشكل أوسع في الأسواق العالمية.

توجد إحدى الطرق البديلة المبتكرة المعروفة باسم الاحتجاز التفاعلي لثاني أكسيد الكربون، والتي تتميز بقدرتها على دمج عملية الالتقاط والتحويل في خطوة واحدة، وتعتمد هذه الطريقة على مواد تحتوي على النيتروجين مثل الأمينات، حيث تسهم هذه المركبات في تحويل ثاني أكسيد الكربون الملتقط إلى مواد مرغوبة من خلال تفاعلات كهروكيميائية، مما يزيد من كفاءة عملية التحويل بصورة ملحوظة.

أجريت دراسة حديثة من قبل باحثين في جامعة RMIT وجامعة أوكلاند، حيث تمت مراجعة فعالية مواد امتصاص الأمين المختلفة في عملية التقاط ثاني أكسيد الكربون بشكل تفاعلي، وأظهرت نتائج هذه الدراسة المنشورة في مجلة Nature Energy تفوق البيبيرازين الأميني الحلقي على بقية الأمينات، مما يعزز من كفاءة استخدام الطاقة في عمليات التقاط ثاني أكسيد الكربون ويشجع على استكشاف التطبيقات الصناعية.

كتب بينج لي ويو ماو وزملاؤهما: “يمثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات قيمة مساراً واعداً للحد من الانبعاثات في مختلف القطاعات الصناعية”، رغم ذلك تتطلب الطرق التقليدية مثل التحليل الكهربائي التقني طاقة كبيرة لتنقية الغاز، بينما لا تزال الاستراتيجيات الحديثة تواجه تحديات في تحسين التصميمات لنظام فعال، مما يؤثر سلباً على الأداء والكفاءة المطلوبة.

في دراستهم، قام لي وماو وزملاؤهم باستخدام مجموعة من المواد الكيميائية الأمينية للتقاط وتحويل ثاني أكسيد الكربون، ووجدوا أن البيبيرازين كان الأكثر فاعلية في عمليات الاحتجاز التفاعلي، مما أدى إلى تسجيل واحدة من أعلى كفاءات استخدام الطاقة المعروفة حتى الآن، وهي خطوة محورية تدل على التقدم الجاري في هذا المجال.

تظهر النتائج الخاصة بالبيبيرازين أن له القدرة على التجدد ذاتياً مما قد يقلل من النفايات ويخفض التكاليف المترتبة على الاحتجاز التفاعلي لثاني أكسيد الكربون، وقد يلهم هذا الإنجاز الباحثين لاستكشاف استخدام البيبيرازين بشكل أوسع في ظروف المختبرات والبيئات العملية، ومن يملك الأمل في أن يسهم العمل البحثي الحديث في نشر تقنيات احتجاز ثاني أكسيد الكربون التفاعلي بشكل موثوق على نطاق واسع.