تبدیل CO2 به سوخت پایدار با استفاده از مس

دانشمندان رویکردی  ابداع کرده‌اند که در آن اتم‌های مس،  گاز دی‌اکسید کربن (CO2) را به سوخت پایدار تبدیل می‌کنند

بیژن خطیب

دنیای پردازش آنلاین: دانشمندان از مس برای تبدیل CO2 به سوخت پایدار استفاده کردند و دریافتند که افزودن مس به فوتوکاتالیست کارایی آن را چهار برابر می کند و منجر به تشکیل متانول به جای متان می شود.

به گزارش interestingengineering، دانشمندان رویکردی ابداع کرده اند که در آن اتم های مس به تبدیل گاز دی اکسید کربن (CO2) که زمین را گرم می کند، به سوخت پایدار کمک می کنند.  این تیم موفق به تولید متانول با تابش ماده فعال شده با نور شد که می تواند جایگزین سوخت های فسیلی شود.

تجمع گاز CO2 در جو زمین باعث افزایش دمای کره زمین و تسریع تغییرات آب و هوایی می شود. CO2 محصول جانبی سوختن سوخت های مبتنی بر کربن است، اما می تواند در جو رها نشده و دوباره به محصولات مفید تبدیل شود. این محصولات قابل استفاده مجدد و ایجاد یک اقتصاد چرخشی هستند.

با این حال، این رویکردها به منبعی از گاز هیدروژن نیاز دارند که همچنین از سوخت‌های فسیلی مشتق می‌شود و انتشار گازهای گلخانه‌ای را در این فرآیند افزایش می‌دهد. فوتوکاتالیز و الکتروکاتالیز می توانند از نور خورشید و آب فراوان برای تبدیل CO2 به محصولات مفید استفاده کنند، اما این فرآیند نیز کارآمد نیست.

بنابراین برای تقویت این فرآیند، محققان دانشگاه کوئینزلند، دانشگاه اولم، دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه ناتینگهام برای یافتن راه حلی با یکدیگر همکاری کردند. در فوتوکاتالیز، نور خورشید به یک ماده نیمه هادی تابیده می شود تا الکترون ها را تحریک کند. این الکترون ها از ماده عبور کرده و با CO2 و آب واکنش داده و محصولاتی مانند متانول تولید می کنند.

اگرچه برای رسیدن به این هدف از مواد زیادی استفاده شده است، اما محققان به دنبال موادی هستند که بتوانند به طور موثر بارها را حمل کنند. آنها نیترید کربن را گرم کردند تا خواص آن را برای فتوکاتالیز به حداکثر برسانند. این تیم از اتم‌های مس استفاده کردند که نزدیک به نیمه‌رسانا متصل می‌شوند. علاوه بر این، هیچ حلالی در کل این فرآیند استفاده نشد.

«ماداسامی تانگاموتو»، محقق دانشکده شیمی در دانشگاه ناتینگهام گفت:

«در رویکرد خود، ما مواد را در مقیاس نانو کنترل می کنیم. ما شکل جدیدی از نیترید کربن را با حوزه‌های نانومقیاس کریستالی توسعه داده‌ایم که امکان تعامل مؤثر با نور و جداسازی بار کافی را فراهم می‌کند»

این ماده جدید چگونه عمل کرد؟

«تارا لمرسیه»، دانشجوی دکترای شیمی در دانشگاه ناتینگهام، افزود:

«ما جریان تولیدشده توسط نور را اندازه‌گیری کردیم و از آن به عنوان معیاری برای قضاوت در مورد کیفیت کاتالیزور استفاده کردیم. شکل جدید نیترید کربن حتی بدون مس نیز ۴۴ برابر فعال‌تر از نیترید کربن سنتی است. افزودن تنها یک میلی گرم مس به یک گرم نیترید کربن، کارایی این فوتوکاتالیست را چهار برابر کرد»

محققان در یک بیانیه مطبوعاتی گفتند، این نیمه هادی به جای ساخت متان، گاز گلخانه ای دیگر، شروع به تولید متانول، سوخت ارزشمندی کرد.

«آندری خلبیستوف»، استاد دانشکده شیمی در دانشگاه ناتینگهام، می‌گوید:

«اطمینان از پایداری مواد کاتالیزور ما برای این واکنش بسیار مهم است. مزیت بزرگ کاتالیزور جدید این است که از عناصر پایداری از جمله کربن، نیتروژن و مس تشکیل شده است که همه آنها در سیاره ما فراوان هستند»

این اختراع گام مهمی در درک مواد فوتوکاتالیستی است که می تواند به تبدیل CO2 کمک کند و امکان ایجاد کاتالیزورهای انتخابی و قابل تنظیم را فراهم می کند. این کاتالیزورها را می توان با ایجاد تغییراتی در مقیاس نانو تقویت کرد. ایده کلی استفاده از این مواد به جای عناصر کمیاب خاکی است.