یه خبر خیلی جالب از دانشمندهای دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) دارم براتون! اونا تونستن یه نوع یخ باحال بسازن که می‌تونه گاز متان (که یه جور سوخت طبیعیه و تو گاز شهری و بیوگاز هست) رو فقط تو دو دقیقه نگه‌داری و ذخیره کنه! ینی سرعتش نسبت به روش‌های قبلی، سی برابر بیشتر شده!
حالا بریم سر اصل داستان: ما معمولاً برای ذخیره گاز متان (یا همون گاز طبیعی و بیوگاز) باید کلی خرج کنیم، یا گاز رو با فشار بالا نگه داریم، یا اون‌قدر خنکش کنیم که به دمای منفی ۱۶۲ می‌رسه که تبدیل به مایع بشه (این روش به انگلیسی می‌گن Liquefied Natural Gas یا همون LNG). همه‌ی اینا حسابی پرهزینه و دردسر داره و تازه حسابی هم انرژی مصرف می‌کنن.
تا قبل از این، یه روش دیگه هم بود که توش گاز متان رو تو ساختار یخی خاصی به اسم “هیدرات” (hydrate یعنی یخی که گاز مثل متان رو تو قفس‌های ریزش به دام می‌ندازه) نگه می‌داشتن. ولی بدیش این بود که تشکیل این هیدرات‌ها خیلی طول می‌کشید و عملاً به درد ذخیره در ابعاد صنعتی نمی‌خورد.
اینجا دانشمندهای سنگاپوری اومدن سراغ یه راه‌حل خلاقانه: آب رو با مقدار خیلی کم از آمینواسید ترکیب کردن و یخ زدن! آمینواسیدها همون موادی هستن که برای ساختن پروتئین تو بدن لازمن و کاملاً طبیعی و تجزیه‌پذیر (biodegradable) هستن. نتیجه؟ “یخ تغییر یافته با آمینواسید” که وقتی گاز متان رو واردش می‌کنن، تو چند دقیقه یک جامد سفید اسفنجی می‌شه؛ یعنی همون هیدرات متان!
حالا چرا این روش این‌قدر سریع کار می‌کنه؟ داستان از این قراره که همین آمینواسیدها باعث می‌شن سطح یخ خاصیت هیدروفوب پیدا کنه (هیدروفوب یعنی آب‌گریز؛ موادی که آب رو دوست ندارن و نمی‌ذارن خیس بشن!). یه نمونه‌ش تریپتوفان هست، که نمونه‌ی معروف آمینواسیده. این خاصیت باعث می‌شه وقتی گاز متان وارد یخ می‌شه، لایه‌های خیلی کوچیک آب مایع رو تشکیل بده و این لایه‌ها مثل یه بستر عالی برای رشد کریستال‌های هیدرات کار می‌کنن. یخ معمولی یه لایه مثل سد درست می‌کنه که اصلاً نمی‌ذاره گاز وارد بشه، ولی این یخ جدید انگار یه اسفنج پر از سوراخ درست می‌کنه که گاز رو زودی جذب می‌کنه.
تو آزمایشگاه نشون دادن که این یخ تغییر یافته تونسته در عرض فقط دو دقیقه، ۹۰٪ ظرفیت خودش رو با متان پر کنه و این مقدار ۳۰ برابر بیشتر از یخ معمولیه! باورش سخته مگه نه؟ ولی خب عکس‌ها و پژوهش‌هاش همش این رو تأیید می‌کنه.
برای اینکه مطمئن شن دقیقاً چی توی سطح مولکولی اتفاق می‌افته، از طیف‌سنجی رامان استفاده کردن (یه نوع ابزار خیلی دقیق که می‌تونه تعاملات مولکول‌ها رو نشون بده). فهمیدن که متان واقعاً با سرعت و راندمان بالا توسط این هیدرات‌ها به دام می‌افته و توی قفسه‌های ریز گیر می‌کنه.
یه نکته خیلی مثبت دیگه اینه که کل این پروسه، دوست‌دار محیط زیست هم هست! چون آمینواسیدها تجزیه‌پذیرن و مشکل آلودگی مثل سورفکتانت‌های شیمیایی (مواد فعال سطحی شیمیایی که بعضی مواد صنعتی استفاده می‌کنن) رو هم ندارن. موقع آزاد کردن گاز هم کف تولید نمی‌شه و اصلاً پروسه‌ی تمیزی داره.
حتی از نظر استفاده هم این یخ خیلی باحاله: با یه گرمای ملایم می‌تونه متان رو دوباره آزاد کنه و خود یخ هم می‌تونه مجدداً منجمد بشه و دوباره استفاده شه، یعنی یه چرخه بسته و پایدار.
این روش واسه ذخیره بیومتان (همون گاز طبیعی سبز و پایدار که از منابع آلی و زباله‌ها به دست میاد) از منابع کوچک خیلی عالیه، چون دیگه لازم نیست حتماً مقیاس بزرگ داشته باشه تا به صرفه باشه.
فعلاً این یخ تغییر یافته توی مرحله آزمایشی (Proof-of-Concept یعنی اثبات عملی ایده و امکان‌پذیریش) قرار داره، ولی نتایجش خیلی امیدوار کننده‌ست و حتی از موادی مثل چارچوب‌های فلزی-آلی (metal-organic frameworks) و زئولیت‌ها (zeolites: مواد معدنی با ساختار خیلی متخلخل) هم بهتر کار کرده، هم تو ظرفیت ذخیره‌سازی، هم سرعت.
دانشمندها گفتن برنامه دارن این روش رو گسترش بدن، رو گازهای دیگه مثل دی‌اکسید کربن یا هیدروژن هم تستش کنن و همینطور با گاز طبیعی مخلوط هم امتحانش کنن.
نتایج این پژوهش تو ژورنال معتبر Nature Communications هم چاپ شده. خلاصه که احتمالاً قراره تو آینده نزدیک کلی خبر از این کالای یخی جدید بشنویم!
منبع: +
