دی‌اکسید کربن دیگر آلاینده نیست

کشفی بزرگ در راه کاهش آلایندگی

دانشمندان کاتالیستی انقلابی ساختند که دی‌اکسید کربن را به مواد شیمیایی مفید تبدیل می‌کند، کاتالیستی با راندمان ۹۰ درصدی و عمری بیش از ۲۰۰۰ ساعت و این یعنی بازیافت کربن دیگر رویایی دور نیست.

در حالی که جهان با چالش‌های زیست‌محیطی ناشی از افزایش گاز‌های گلخانه‌ای دست و پنجه نرم می‌کند، دانشمندان دانشگاه فدرال لوزان (EPFL) موفق به توسعه یک کاتالیست انقلابی شده‌اند که می‌تواند دی‌اکسید کربن (CO₂)، یکی از مهم‌ترین گاز‌های گلخانه‌ای، را به مواد شیمیایی مفید مانند مونوکسید کربن تبدیل کند.

چرا تبدیل CO₂ مهم است؟
دی‌اکسید کربن یکی از عوامل اصلی گرمایش جهانی است. اما چه می‌شود اگر بتوانیم این گاز سمی را به چیزی مفید تبدیل کنیم؟

این همان چیزی است که دانشمندان در حال بررسی آن هستند، تبدیل الکتروشیمیایی CO₂. این فناوری امکان تولید سوخت‌ها و مواد شیمیایی صنعتی مانند مونوکسید کربن را فراهم می‌کند، بدون اینکه نیاز باشد به طور مستقیم از منابع فسیلی استفاده کرد. اما مشکل اصلی تاکنون پایداری و کارایی کاتالیست‌ها در دما‌های بالا بوده است.

چالش‌های قبلی و راه‌حل جدید
روش‌های موجود برای تبدیل CO₂ عموما دو مشکل اساسی دارند، مقاومت پایین و عمر کوتاه (معمولاً کمتر از ۱۰۰ ساعت) و راندمان پایین (کمتر از ۳۵ درصد) البته در دما‌های بالا (۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد)، واکنش‌ها کارآمدتر می‌شوند، اما کاتالیست‌های فعلی به سرعت از بین می‌روند یا به فلزات گران‌قیمتی مثل فلزات گران‌بها نیاز دارند.

این در حالی است که تیم EPFL، به رهبری پروفسور زیله هو، یک کاتالیست نوآورانه از آلیاژ کبالت-نیکل (Co-Ni) محصورشده در یک ماده سرامیکی به نام Sm₂O₃-doped CeO₂ (SDC) توسعه داده است که، ۹۰ درصد راندمان انرژی دارد، ۱۰۰ درصد انتخاب‌پذیری در تولید مونوکسید کربن وبیش از ۲۰۰۰ ساعت عملکرد پایدار.
چگونه کار می‌کند؟
این کاتالیست با استفاده از یک روش شیمیایی به نام sol-gel ساخته شده است. در این روش، ابتدا نمک‌های فلزی با مولکول‌های آلی ترکیب می‌شوند تا خوشه‌های فلزی ریز ایجاد شوند که توسط پوسته‌های سرامیکی احاطه می‌شوند. این پوسته فلز‌ها را از چسبیدن به یکدیگر (agglomeration) دور می‌کند و این یکی از عوامل اصلی کاهش کارایی کاتالیست‌هاست.

تیم تحقیق متوجه شد که ترکیب بهینه کبالت و نیکل بهترین نتیجه را می‌دهد. برخلاف کاتالیست‌های قدیمی که در دما‌های بالا از بین می‌روند، این کاتالیست حتی پس از هزاران ساعت کار پیوسته نیز کارایی خود را حفظ می‌کند.

کاربرد‌های صنعتی و مزایای اقتصادی
به گزارش scitechdaily، این کاتالیست در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد تست شد و نتایج فوق‌العاده‌ای به دست داد: راندمان ۹۰ درصدی، تبدیل کامل CO₂ به مونوکسید کربن و عدم وجود واکنش‌های جانبی. این بدین معنی است که تقریباً تمام انرژی مصرفی به طور مستقیم در تولید ماده مورد نظر به کار رفته است. علاوه بر این، تیم تخمین زده است که این فناوری ۶۰ تا ۸۰ درصد از هزینه‌های کلی تولید را کاهش دهد.

بازیافت کربن در مقیاس گسترده
با این دستاورد، می‌توان تصویری از آینده را مجسم کرد که در آن صنایع دیگر CO₂ را در هوا رها نمی‌کنند، بلکه آن را بازیافت کرده و به محصولات مفید تبدیل می‌کنند، همانطور که امروزه کاغذ و پلاستیک را بازیافت می‌کنیم.

این کاتالیست می‌تواند نقش کلیدی در کاهش ردپای کربنی صنایع داشته باشد، ضمن صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها.

 ثبت اختراع و آینده فناوری
تیم تحقیقاتی EPFL یک درخواست ثبت اختراع بین‌المللی برای این کاتالیست ثبت کرده است. این موضوع نشان می‌دهد که این دستاورد فقط یک آزمایش آزمایشگاهی نیست، بلکه می‌تواند در آینده نزدیک وارد مرحله صنعتی‌سازی شود.