تحولی عظیم در تولید سوخت های جایگزین؛

گامی اساسی در جهت بستن چرخه جهانی کربن برداشته ‏می شود

ایران اکونومیست-درحال حاضر، دانشمندان توانسته اند یکی از پرکاربردترین گاز هایی را که از سوخت های فسیلی ‏تولید می گردید را با استفاده از یک برگ مصنوعی تولید نمایند.

کد خبر: ۳۳۲۶۵۱

تاریخ: ۱۱ آذر ۱۳۹۸ - ۱۰:۲۳

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری به نقل از ساینس دیلی (sciencedaily)، دانشمندان توانسته اند یکی از پرکاربردترین گاز هایی را که از سوخت های فسیلی تولید می گردید را با استفاده از یک برگ مصنوعی تولید نمایند.

این برگ مصنوعی انرژی خود برای تولید این گاز خاص را تنها از نور خورشید، دی اکسیدکربن و آب تأمین نموده و محصول نهایی می تواند برای تولید سوخت مایع پایدار جایگزین بنزین مورد استفاده قرار گیرد.

محققان دانشگاه کمبریج (‎University of Cambridge) نشان دادند که دستگاه خنثی کننده کربن بکار رفته در این تحقیق، معیار جدیدی را در زمینه تولید سوخت های خورشیدی تعیین نمود و با استفاده از این سیستم، می توان بطور مستقیم بنزینی موسوم به گاز سنتز (syngas) را به روشی پایدار و ساده تولید نمود.

این برگ مصنوعی برخلاف سوخت های فسیلی از نور خورشید تغذیه و محصول مورد نظر را تولید می نماید. این برگ مصنوعی در روزهای ابری نیز توانایی عملکرد را دارا می باشد و برخلاف فرایند های فعلی تولید گاز سنتز (syngas)، این برگ مصنوعی هیچگونه اکسید کربن اضافی را وارد جو نمی نماید. نتایج این تحقیق در ژورنال نیچر متریال (Nature Material) منتشر گردیده است.

در حال حاضر گاز سنتز (Syngas) ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن می باشد و بمنظور تولید طیف وسیعی از کالاها مانند سوخت، دارو، پلاستیک و کود مورد استفاده قرار می گیرد.

پروفسور اروین ریزنر (Erwin ‎Reisner) از گروه تخصصی شیمی دانشگاه کمبریج (Cambridge's Department of Chemistry) و نویسنده ارشد این تحقیق علمی در مصاحبه خود اذعان نمود: "ممکن است بخودی خود نامی از گاز سنتز (syngas) را نشنیده باشید، اما هر روز کالاهایی را مصرف می کنید که با استفاده از گاز تولید شده اند. توانایی تولید پایدار این گاز بخصوص می تواند گامی اساسی را در بستن چرخه جهانی کربن و ایجاد یک صنعت پایدار سوخت و مواد شیمیایی پرکاربرد ایجاد نماید."

دستگاهی که ریزنر (Reisner) و همکارانش تولید نموده اند، از فتوسنتز الهام می گیرد و در واقع فرایندی طبیعی را ایجاد می نماید که از طریق آن، گیاهان از انرژی خورشید استفاده می کنند تا دی اکسید کربن را به غذا تبدیل نمایند.

بر روی این برگ مصنوعی ، دو جذب کننده نور وجود دارد که مشابه مولکول های غذاساز موجود در گیاهان می باشند و از نور خورشید تغذیه می نمایند. این جذب کننده ها با کاتالیزوری که عنصر کبالت طبیعی ساخته شده است، ترکیب می شوند.

هنگامی که دستگاه در آب غوطه ور است ، یکی از جذب کننده های نور از کاتالیزور برای تولید اکسیژن استفاده می کند و دیگری واکنش شیمیایی را کاهش می دهد، این عملکرد باعث کاهش دی اکسید کربن و آب در مونوکسید کربن و هیدروژن می گردد و مخلوط گاز سنتز (Syngas) را تشکیل می دهد.

محققان دریافتند که این جذب کننده های نور می توانند در نور کم و حتی روزهای بارانی نیز به فعالیت و عملکرد خود ادامه دهند و این مورد می تواند بعنوان امتیازی خاص بریا این محصول بحساب آید.

ویرجیل آندری (Virgil Andrei)، دانشجوی دکتری و نویسنده اول این مقاله علمی اذعان نمود: "این خاصیت عملکردی خاص در تولید، منوط به استفاده محض در کشورهای با آب و هوای گرم و یا درفصول گرم سال نبوده و می توان در کشورهای دیگر با آب و هوای معتدل یا سرد نیز صورت پذیرد و شما می توانید از سحرگاه تا غروب و در هر نقطه ای از دنیا، از این سیستم استفاده نمایید."

بودجه این تحقیق علمی توسط دولت اتریش و شرکت پتروشیمی اتریشی او ام وی (OMV) و با هدف پایدارسازی تجارت این کشور تأمین گردید.

مدل های دیگری از این نو برگ مصنوعی نیز توسعه یافته است که فقط هیدروژن تولید می نمایند.

محققان اذعان نمودند که محصولات تولیدی شامل بهترین جذب کننده های نور پراوسکیت (perovskite) پیشرفته می باشند که جریان فتوولتائیک (photovoltage) و جریان الکتریکی بالا را برای تأمین انرژی واکنش شیمیایی ایجاد می نمایند که توسط آنها، دی اکسید کربن به مونوکسید کربن تقلیل می یابد و این عملکرد دارای تفاوت قابل توجهی در مقایسه با جذب کننده های سبک ساخته شده از جنس سیلیکون می باشد.

در این تحقیق علمی، محققان بجای استفاده از پلاتین یا نقره نیز از عنصر کبالت بعنوان کاتالیزور مولکولی استفاده نمودند. این عنصر نه تنها کم هزینه می باشد بلکه بمنظور تولید مونواکسید کربن دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر کاتالیزورها می باشد.

این تیم در حال تحقیقات گسترده و به دنبال راهکارهایی بمنظور استفاده از این فناوری برای تولید سوخت مایع پایدار جایگزین بنزین می باشند.

درحال حاضر، گاز سنتز (Syngas) بعنوان ساختار اساسی تشکیل دهنده در تولید سوخت های مایع بحساب می آید.

اگرچه پیشرفتهای بزرگی در تولید برق از منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی باد و فتوولتائیک ها (photovoltaic) رخ داده است اما در این میان، توسعه بنزین مصنوعی بسیار مهم می باشد، زیرا در حال حاضر انرژی برق فقط می تواند حدود 25٪ از کل تقاضای جهانی انرژی ما را برآورده سازد.