يمكن للكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد شائعة
يمكن للكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد شائعة
فيديو: يمكن للكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد شائعة
فيديو: تجربة تحضير غاز ثاني أكسيد الكربون والتعرف على بعض خواصه، كيمياء الصف التاسع 2023, شهر فبراير
Anonim

يمكن للضوء المرئي أن يقود العمليات الصناعية.

يمكن للكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد شائعة
يمكن للكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد شائعة

يستهلك تصنيع العديد من المواد الكيميائية المهمة لصحة الإنسان وراحته الوقود الأحفوري ، مما يساهم في عمليات الاستخراج وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتغير المناخ. يستخدم نهج جديد ضوء الشمس لتحويل نفايات ثاني أكسيد الكربون إلى هذه المواد الكيميائية اللازمة ، مما قد يقلل الانبعاثات بطريقتين: باستخدام الغاز غير المرغوب فيه كمادة خام وأشعة الشمس ، وليس الوقود الأحفوري ، كمصدر للطاقة اللازمة للإنتاج.

أصبحت هذه العملية مجدية بشكل متزايد بفضل التقدم في المحفزات التي تنشط بأشعة الشمس ، أو المحفزات الضوئية. طور الباحثون في السنوات الأخيرة محفزات ضوئية تكسر الرابطة المزدوجة المقاومة بين الكربون والأكسجين في ثاني أكسيد الكربون. هذه خطوة أولى مهمة في إنشاء مصافي تكرير "شمسية" تنتج مركبات مفيدة من غاز النفايات - بما في ذلك جزيئات "المنصة" التي يمكن أن تكون بمثابة مواد خام لتركيب منتجات متنوعة مثل الأدوية والمنظفات والأسمدة والمنسوجات.

عادة ما تكون المحفزات الضوئية عبارة عن أشباه موصلات ، والتي تتطلب ضوءًا فوق بنفسجي عالي الطاقة لتوليد الإلكترونات المشاركة في تحويل ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، فإن الأشعة فوق البنفسجية نادرة (تمثل 5٪ فقط من ضوء الشمس) وضارة. لذلك كان تطوير محفزات جديدة تعمل تحت ضوء مرئي أكثر وفرة وحميدة هدفًا رئيسيًا. تتم معالجة هذا الطلب من خلال الهندسة الدقيقة لتكوين وهيكل وتشكل المحفزات الموجودة ، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم. على الرغم من أنه يحول ثاني أكسيد الكربون بكفاءة إلى جزيئات أخرى فقط استجابة للأشعة فوق البنفسجية ، إلا أن تعاطي المنشطات بالنيتروجين يقلل بشكل كبير من الطاقة المطلوبة للقيام بذلك. يحتاج المحفز المعدل الآن إلى الضوء المرئي فقط لإنتاج مواد كيميائية مستخدمة على نطاق واسع مثل الميثانول والفورمالديهايد وحمض الفورميك - وهي مهمة بشكل جماعي في صناعة المواد اللاصقة والرغاوي والخشب الرقائقي والخزائن والأرضيات والمطهرات.

في الوقت الحالي ، تجري الأبحاث الكيميائية الشمسية بشكل أساسي في المختبرات الأكاديمية ، بما في ذلك المركز المشترك للتمثيل الضوئي الاصطناعي ، الذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بالشراكة مع مختبر لورانس بيركلي الوطني. تعاون في هولندا بين جامعات ومؤسسات صناعية وبحثية وتقنية يسمى اتحاد Sunrise وقسم التفاعلات غير المتجانسة في معهد ماكس بلانك لتحويل الطاقة الكيميائية في مولهايم ، ألمانيا. تعمل بعض الشركات الناشئة على نهج مختلف لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد مفيدة ، أي استخدام الكهرباء لدفع التفاعلات الكيميائية. من الواضح أن استخدام الكهرباء لتشغيل التفاعلات سيكون أقل ملاءمة للبيئة من استخدام ضوء الشمس إذا كانت الكهرباء مشتقة من احتراق الوقود الأحفوري ، لكن الاعتماد على الخلايا الكهروضوئية يمكن أن يتغلب على هذا العيب.

من المؤكد أن التقدم الحاصل في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية مدفوع بأشعة الشمس سيتم تسويقه وتطويره بشكل أكبر من قبل الشركات الناشئة أو الشركات الأخرى في السنوات القادمة. بعد ذلك ، ستقترب الصناعة الكيميائية - من خلال تحويل ما هو اليوم من نفايات ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات قيمة - خطوة أقرب لتصبح جزءًا من اقتصاد دائري حقيقي خالٍ من النفايات ، بالإضافة إلى المساعدة في جعل هدف توليد انبعاثات سلبية حقيقة واقعة.

شعبية حسب الموضوع