تقوم الصين بتحويل ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون إلى بنزين حقيقي

طور مجموعة من العلماء الصينيين تقنية يمكنها تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات كيميائية مناسبة لإنتاج البنزين باستخدام الطاقة الشمسية فقط. تم الإبلاغ عن عمل الباحثين من الأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا في المنشور جنوب الصين مورنينج بوست مع رابط لمقال في المجلة اتصالات الطبيعة.

فكرة من النباتات

واستند هذا التطور إلى مبدأ التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى طاقة. وقد حاول العلماء إعادة إنتاج هذه الآلية في المختبر، ولكن بهدف الحصول على الوقود.

المشكلة الرئيسية في عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي هي أن التفاعلات المطلوبة لا تحدث في وقت واحد وتتطلب نقل الإلكترونات بين المراحل المختلفة. في الخلايا الحية، يتم حل هذه المشكلة عن طريق جزيئات تخزين خاصة تحتفظ مؤقتًا بالطاقة الضوئية وتنقلها عبر سلسلة التفاعلات.

قرر الباحثون إنشاء نظير لمثل هذا “مخزن الطاقة” في مادة غير عضوية.

المواد التي تجمع الضوء

قام الفريق بتطوير مادة معدلة بالفضة تعتمد على ثالث أكسيد التنغستن. عند تعرضه للضوء، فإنه قادر على تخزين الإلكترونات ثم إطلاقها عند الحاجة للتفاعل الكيميائي.

وبدمجها مع المحفزات، أتاحت هذه المادة تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون، وهو مادة وسيطة مهمة. ويمكن بالفعل معالجته بشكل أكبر لإنتاج هيدروكربونات سائلة مماثلة في تركيبها للبنزين العادي.

يشير المؤلفون في ورقتهم البحثية إلى أن نهجهم يمثل “استراتيجية لإنشاء خزان شحن مستوحى حيويًا من أجل التخفيض الضوئي الفعال لثاني أكسيد الكربون” ويمكن أن يصبح أساسًا عالميًا لإنتاج الوقود الشمسي.

لا توجد إضافات ضارة

عادةً ما تتطلب مثل هذه التفاعلات ما يسمى بالعوامل المضحية – وهي المواد التي تمنح الإلكترونات وفي نفس الوقت يتم استهلاكها بنفسها. مثل هذه المكونات تجعل العملية أقل صداقة للبيئة وتعقدها.

ويستخدم النظام الجديد الماء بدلا من هذه الإضافات، مما يجعل المخطط أقرب إلى عملية التمثيل الضوئي الطبيعي. وأثناء الاختبارات، أظهر العلماء أن التفاعل يمكن أن يحدث بواسطة ضوء الشمس العادي دون مصدر خارجي للطاقة.

وقود للصناعات المعقدة

يتزايد الاهتمام بمثل هذه التقنيات لأنها تتيح معالجة ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الوقود الاصطناعي في وقت واحد. ولهذه الأنواع من الوقود أهمية خاصة بالنسبة للطيران والنقل البحري، حيث يصعب تنفيذ الكهرباء المباشرة.

تقوم العملية الموصوفة في الورقة أولاً بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات أبسط، مثل أول أكسيد الكربون، والذي يمكن بعد ذلك تصنيعه إلى هيدروكربونات سائلة. ومن المهم أن يكون هذا الوقود متوافقًا مع المحركات والبنية التحتية الحالية.

ووفقا للباحثين، فإن المادة الجديدة لا تعمل بشكل أسوأ من الأنظمة التي تستخدم إضافات عضوية خاصة “تتبرع” بالإلكترونات للتفاعل. علاوة على ذلك، يمكن دمجه مع محفزات مختلفة، مما يجعل التكنولوجيا أكثر مرونة. ويعتقد العلماء أن هذا النهج يمكن أن يجعل الطاقة المتجددة أقرب إلى المشاكل الصناعية الحقيقية.

نحن نتحدث الآن عن تكنولوجيا المختبرات، وسيستغرق توسيع نطاقها بعض الوقت. لكن فكرة تحويل ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون مباشرة إلى وقود سائل تعتبر واحدة من المجالات الرئيسية للطاقة المستقبلية.