تجزیه کربن دی اکسید برای تولید سوخت؛ قدمی بزرگ جهت کاهش آلاینده‌ها

محققین مؤسسه‌ی پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) با ساخت دستگاهی، کربن دی‌اکسید را به مونواکسید کربن و اکسیژن تجزیه کرده‌اند. مزیت اصلی این روش قیمت تمام‌شده‌ی پایین آن است که می‌تواند در آینده‌ی نقش مهمی در استفاده از انرژی‌های پاک بازی کنند. سازوکار روش ابداعی محققین سوئیسی بر اساس تکنیک الکترولیز به کمک نانولوله‌هایی از جنس اکسید مس و اکسید قلع است که با استفاده از انرژی خورشیدی، بهره‌وری نزدیک ۱۳.۴ درصد دارد.

مهم‌ترین مسئله در فرآیند تجزیه‌ی CO2، تأمین انرژی است. مسلما این انرژی باید از منابع پاک تهیه شود که در طی آن کربن دی‌اکسید اضافه تولید نشود. به کمک روش جدید می‌توان با انرژی خورشیدی به کاهش کربن دی‌اکسید موجود در هوا اقدام کرد. بنابراین قادر به کاهش سطح گازهای گلخانه‌ای در جو زمین خواهیم بود. 

با آزادسازی کربن مونوکسید، این گاز سریعا با هیدروژن موجود در هوا ترکیب می‌شود که از آن می‌توان به‌عنوان یک سوخت پاک استفاده کرد. نتیجه‌ی این فرآیند کاهش کربن دی‌اکسید موجود در هوا و تولید سوخت پاک خواهد بود که با توجه به قیمت ارزان آن، نتیجه‌ای برد-برد رقم خواهد زد. روش‌های موجود برای تجزیه‌ی CO2، روش‌هایی گران و با صرف انرژی زیاد هستند که باعث می‌شود روش جدید به‌مراتب جذاب‌تر شود.

اگر این روش به‌صورت گسترده تجاری‌سازی شود، می‌تواند برای ذخیر‌ه‌سازی انرژی هم مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه انرژی تولیدشده از منابع تجدید پذیر را می‌توان به‌صورت مستقیم به سوخت مایع تبدیل کرد. از دیگر مزیت‌های اصلی روش تیم پلی‌تکنیک لوزان می‌توان به بهره‌گیری از اکسید مس و قلع و همچنین روش آسان الکترولیز اشاره کرد که انجام فرآیند را در مقیاس‌های بالا توجیه‌پذیر می‌کند.

استفاده از الکترودهای مسی باعث هدررفت مقدار کمی انرژی می‌شود که لایه‌ی اتمی قلع به حفظ انرژی کمک می‌کند. در همین حال وجود لایه‌ی قلع بین کاتد و آند دو طرف واکنش را بهینه نگه می‌دارد. بنابراین استفاده‌ی کم از انرژی از ویژگی‌های سیستم ساخته شده است. یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید:

برای اولین بار است که موفق به توسعه‌ی کاتالیزوری با چنین ویژگی‌های چندمنظوره و البته کم‌مصرف شده‌ایم. تا به امروز کاتالیزور‌های کمی برای تبدیل کربن دی‌اکسید به کربن مونوکسید به کار گرفته شده‌اند که در صنعت نیز کاربردهای وسیعی دارند؛ یک سری از این کاتالیزور‌ها مثل طلا و نقره هم به دلیل گرانی، شرایط اقتصادی خوبی ایجاد نمی‌کنند.

یکی از کاربردهای این نوع از کاتالیزورها در صنعت می‌توان به نیروگاه Climeworks در شهر زوریخ سوئیس اشاره کرد. این نیروگاه گاز کربن دی‌اکسید موجود در هوا را جذب و آن را به محصولاتی مفید همچون کود تبدیل می‌کند.

به نظر می‌رسد اگر دانشمندان بتوانند راهی مؤثر برای جذب CO2 پیدا کنند، احتمالا در مرحله‌ی دوم و تبدیل آن به سوخت پاک با مشکلات کمتری روبه‌رو خواهند بود.

اگرچه راهی طولانی برای استفاده‌ی گسترده از این روش‌ها برای کنترل گرمایش زمین و کاهش گازهای گلخانه‌ای باقی مانده است، اما با وجود چنین تحقیقات علمی باید به آینده امیدوار بود.

نتایج این پژوهش علمی در نشریه‌ی Nature Energy به چاپ رسیده است.