چين با روش جديد بنزين ساخت

گروهي از دانشمندان چيني از دستيابي به روشي نوآورانه خبر داده‌اند که با بهره‌گيري از نور خورشيد، کربن دي اکسيد و آب را به مواد شيميايي ارزشمند، از جمله اجزاي بنيادي بنزين تبديل مي‌کند. اين دستاورد گامي مهم در مسير توليد سوخت‌هاي پايدار به شمار مي‌رود.

به نقل از آي‌اي، اين رويکرد با الهام از فتوسنتز که فرآيندي است که گياهان براي تبديل نور خورشيد، آب و کربن دي اکسيد به انرژي به کار مي‌برند، طراحي شده و هدف آن ارائه راهکاري پاک‌تر و پايدارتر براي توليد سوخت است.

پژوهشگران که از آکادمي علوم چين و دانشگاه علم و فناوري هنگ‌کنگ هستند، ماده‌اي ويژه طراحي کرده‌اند که قادر است مقدار اندکي انرژي الکتريکي را ذخيره کند؛ قابليتي که بازده واکنش‌هاي شيميايي لازم براي تبديل کربن دي اکسيد به ترکيبات مفيد را به‌طور چشمگيري افزايش مي‌دهد.

پيشرفت در توليد سوخت خورشيدي

با ترکيب اين سامانه با کاتاليزور‌هايي که کربن دي اکسيد را به مواد شيميايي مختلف تبديل مي‌کنند، پژوهشگران موفق به توليد کربن مونوکسيد با انرژي خورشيدي شدند. اين ماده مياني مي‌تواند در مراحل بعدي به سوخت تبديل شود و گزينه‌اي بالقوه براي صنايعي باشد که به‌سختي قابل برقي‌سازي هستند، از جمله هوانوردي و کشتيراني.

اين گروه در مقاله‌اي که هفته گذشته در مجله علمي معتبر Nature Communications منتشر شد، اعلام کرد که روش آنها يک راهبرد الهام‌گرفته از زيست‌شناسي براي ذخيره بار الکتريکي ارائه مي‌دهد که کاهش نوري کربن دي‌اکسيد را به‌شکل کارآمد ممکن مي‌سازد. به‌گفته آنها، اين رويکرد مسيري عمومي براي توليد سوخت‌هاي خورشيدي فراهم مي‌کند و شکاف مهم ميان انرژي‌هاي تجديدپذير و کاربرد‌هاي صنعتي پرمصرف را پر مي‌کند.

به گفته پژوهشگران، علاقه به تبديل کربن دي‌اکسيد با کمک نور يا فوتوکاتاليز به عنوان روشي اميدبخش براي کاهش هم‌زمان انتشار گاز‌هاي گلخانه‌اي و کاهش فشار بر منابع طبيعي در حال افزايش است. يکي از جذاب‌ترين کاربرد‌هاي اين فناوري، توليد سوخت‌هاي خورشيدي است؛ سوخت‌هاي مصنوعي که با استفاده از نور خورشيد توليد مي‌شوند و از نظر ساختار شباهت زيادي به سوخت‌هاي فسيلي دارند و مي‌توانند با زيرساخت‌هاي فعلي سوخت‌رساني سازگار باشند.

در اين فرآيند، کربن دي‌اکسيد ابتدا به ترکيبات واسطه‌اي مانند کربن مونوکسيد تبديل مي‌شود و سپس مي‌توان آن را به هيدروکربن‌هاي مايع تبديل کرد؛ مسيري بالقوه براي توليد سوخت‌هاي پايدار، بدون نياز به بازطراحي کامل سيستم‌هاي انرژي کنوني.

تقليد از طبيعت براي افزايش بازده فتوسنتز مصنوعي

در توليد سوخت خورشيدي، جايگزين کردن مواد مصرف‌شونده شيميايي با آب بهترين راه‌حل محسوب مي‌شود، اما اين کار نيازمند اتصال چندين واکنش شيميايي پيچيده، از جمله اکسيداسيون آب و کاهش کربن دي‌اکسيد است. طبيعت اين فرآيند‌ها را با بازدهي شگفت‌انگيزي انجام مي‌دهد؛ به کمک مولکولي که به‌طور موقت الکترون‌هاي توليد شده توسط نور را ذخيره کرده و انتقال انرژي را تسهيل مي‌کند.

با الهام از اين سازوکار طبيعي، پژوهشگران مکانيزمي مشابه براي ذخيره بار الکتريکي در يک سامانه فتوسنتز مصنوعي پياده‌سازي کردند تا کارايي گياهان در تبديل انرژي خورشيدي به واکنش‌هاي شيميايي را بازسازي کنند.

در همين راستا، گروه تحقيقاتي ماده‌اي از تري‌اکسيد تنگستن اصلاح‌شده با نقره طراحي کرد که مي‌تواند هنگام تابش نور الکترون‌ها را ذخيره کرده و در زمان نياز آزاد کند. آنها گزارش دادند که عملکرد اين ماده با سامانه‌هايي که از مواد مصرف‌شونده آلي استفاده مي‌کنند، برابري مي‌کند و در ترکيب با کاتاليزور‌هاي مختلف، کاربردپذيري گسترده‌اي دارد.

آزمايش اين ماده زير نور خورشيد نشان داد که نور طبيعي نيز قادر به فعال‌سازي واکنش است؛ موضوعي که مسير را براي کاربرد‌هاي واقعي سوخت خورشيدي هموار مي‌کند. پژوهشگران تأکيد کردند که اين رويکرد، بدون نياز به مواد مصرف‌شونده ناپايدار، يک اصل طراحي انعطاف‌پذير براي ساخت سامانه‌هاي فوتوکاتاليزوري مستقل و کارآمد ارائه مي‌دهد.