خب بچهها، بیاید یه کم درباره یه موضوع خیلی مهم و جالب تو صنعت امروز حرف بزنیم: بازیافت کربن. واقعاً همهجا دارن حرف از گرمایش زمین و آلودگی هوا میزنن، واسه همین هر راهی برای اینکه بتونیم زبالههای کربنی رو به یه چیزی بهدردبخور تبدیل کنیم، حسابی جذاب شده!
قدیما توی صنایع، گاز کربن دیاکسید (CO2 – همون گاز معروف گلخانهای) رو مثلاً ولش میکردن بره رو هوا. ولی جدیداً دانشمندا راههایی پیدا کردن که این CO2 رو بگیرن و با یه سری واکنش شیمیایی برش گردونن به چیزایی مثل “کربن مونوکسید”. حالا این کربن مونوکسید خودش میتونه پایه واسه ساختن سوختها و مواد شیمیایی جدید باشه؛ اونم با برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر، یعنی هم پاکتر، هم سبزتر!
پس مشکل چیه؟ داستان اینجاست که دستگاههایی که این تبدیل رو انجام میدن، معمولاً از “غشاهای تبادل آنیون” استفاده میکنن – اینم یه جور ممبران (یا همون پردهی نازک مخصوص)، که یونها رو جدا میکنه. اما این غشاها یه ایراد اساسی دارن: بعد یه مدت کم که با مواد آلی سر و کار دارن، خراب و ضعیف میشن. این یعنی کل فرآیند بازیافت، یا باید هی قطعاتش رو عوض کنی و خرج بیدلیل داشته باشی، یا میمونه غیرعملی و گرون.
حالا خبر خوب اینه که یه تیم از دانشگاه واشنگتن به سرپرستی پروفسور فنگ جیاو اومدن یه راه جدید پیدا کردن. اونها کشف کردن که میشه به جای این غشاهای پلیمریِ حساس، از “دیافراگمها” استفاده کرد. دیافراگم در اصل یه جداکننده متخلخل و ارزون قیمته، که مثل یه فیلتر قوی عمل میکنه و خراب شدنش خیلی سخته – مخصوصاً تو شرایط مشکلزا.
این تیم رفتن سراغ نمونههای مختلف دیافراگم و امتحانشون کردن. نکته مهم این بود که دیافراگم باید بتونه بازده کار رو بالا نگه داره و همزمان نذاره که گازهایی که تو دوطرف دستگاه (کاتد و آند، یعنی جاهایی که واکنش شیمیایی اصلی انجام میشه) تولید میشن با هم قاطی شن. جالب اینجاست که چندتا از این دیافراگمها نه تنها به خوبی غشاهای تجاری کار کردن، بلکه توی بعضی شرایط حتی بهتر و مقاومتر بودن!
حالا بریم یه قدم جلوتر: این پژوهشگرها اومدن یه الکترولایزر مبتنی بر دیافراگم ساختن که توش از “Zirfon” استفاده کردن. Zirfon یه محصول تجاریه که توش “زیرکونیوم دیاکسید” داره. این دستگاهشون رو گذاشتن روی ۶۰ درجه سانتیگراد؛ نتیجه چی شد؟ دیافراگم Zirfon تونست بیشتر از ۲۵۰ ساعت بازده بالا داشته باشه، در حالی که بهترین غشاهای تجاری تقریباً ۱۵۰ ساعت دومگه میارن.
اما اصل داستان، اون جاییه که توی آزمایش مقیاس بالا این Zirfon تونست ۷۰۰ ساعت پشت سرهم کارایی نشون بده! این واقعاً خبر بزرگیه، چون یعنی بالاخره یه راه پایدار، ارزون و صنعتی واسه بازیافت گازهای زاید پیدا کردیم که میشه بهش اعتماد کرد.
خود پروفسور جیاو که مدیر “مرکز مدیریت کربن” و از مدیرای “مرکز پژوهشی CURB بنیاد ملی علوم” هم هست، میگه: «این نتایج نشون میدن دیافراگمها واقعاً میتونن راهکاری صنعتی و مقاوم باشن برای تبدیل کربن مونوکسید، اونم با هزینه کمتر و سازگار با انرژی تجدیدپذیر.»
هدف نهایی این پروژه اینه که به سمت یک سیستم تولیدی نزدیک بشیم که توش هیچ گاز زایدی “حروم” نشه، بلکه مدام بره بازیافت بشه. مثلاً فکرش رو بکن: پسماندهای گاز، جمع بشن و دوباره به خوراک تولید برگردن، این جوری هم هزینهها میاد پایین، هم محیط زیست نفس میکشه!
حالا جیاو و تیمش هنوز دارن رو فناوری الکترولیزشون کار میکنن. راستی، الکترولیز یعنی همون فرآیندی که با عبور جریان برق باعث واکنش شیمیایی میشه – مثلاً آب رو به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میکنه یا همین گازهای کربنی رو تغییر میده. اونا میخوان دستگاهشون رو باز هم بهینهتر و پایدارتر کنن، تا هرچه سریعتر برسیم به دنیایی که همه چی بر اساس کربن تجدیدپذیر پیش بره و دیگه کمترین وابستگی به منابع فسیلی باشه.
در نهایت، این تحقیق نشون داد اگه به جای ممبرانهای پلیمری حساس، بیایم سراغ دیافراگمهای قوی و ارزون، هم به تولیدکنندهها کمک کردیم، هم محیط زیست رو نجات دادیم. یه جور برد-برد واقعی که نشون میده تولید پایدار میتونه هم اقتصادی باشه و هم دوستدار طبیعت.
اگه کنجکاوی، اصل این مقاله تو مجله معتبر Nature Communications چاپ شده؛ پس حرفشون حسابیه!
منبع: +
