تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى إيثيلين باستخدام محفزات هجينة يشير إلى تطور مبتكر في مجال الكيمياء الخضراء والاستدامة. لكن السلامة والاستدامة ليست فقط في العملية الكيميائية نفسها، بل في جوانب أخرى مرتبطة بعملية البحث والتطوير والتطبيق الصناعي.
سلامة العملية:
- السلامة الكيميائية: يجب أن تتم عملية تحويل CO2 إلى إيثيلين في بيئة آمنة ومع مراعاة السلامة الكيميائية للمواد المستخدمة والمنتجات الناتجة.
- السلامة البيئية: يجب النظر إلى تأثير العملية على البيئة وضمان أنها لا تسبب تلوثًا بيئيًا، ويجب مراعاة التخلص الآمن من المنتجات الجانبية أو المواد السامة.
الاستدامة:
- استهلاك الطاقة: ينبغي أن يكون التحويل من ثاني أكسيد الكربون إلى إيثيلين عملية ذات كفاءة عالية من حيث استهلاك الطاقة لتقليل الآثار البيئية.
- استدامة المواد: يُفضل استخدام مواد متجددة أو مواد ذات تأثير بيئي منخفض في العملية الكيميائية.
- استخدام الموارد: يجب استخدام الموارد بطريقة مستدامة دون تلويث أو استنزاف البيئة.
البحث والتطوير:
- التقييم السلامة المستمر: يتطلب البحث والتطوير في هذا المجال تقييمًا دائمًا للسلامة، والبحث عن طرق لتحسينها وجعل العملية أكثر استدامة.
- الامتثال للمعايير الدولية: ينبغي على الباحثين والشركات العاملة في هذا المجال الالتزام بالمعايير والتشريعات الدولية المتعلقة بالسلامة والاستدامة.
تطوير محفز هجين جديد لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى إيثيلين يحتاج إلى مزيج من التقنيات الكيميائية والمعرفة الهندسية لضمان السلامة والاستدامة. العمل الجاد في هذا المجال قد يسهم في تطوير عمليات صناعية تحول CO2 إلى مواد كيميائية مفيدة بطريقة صديقة للبيئة وآمنة.
وفقآ لمختبر أميس الوطني وجامعة ولاية أيوا وجامعة فيرجينيا وجامعة كولومبيا ، تم تطويرمحفز هجين جديد يحول ثاني أكسيد الكربون إلى إيثيلين أكثر استدامة .
يدعم هذا المحفز مبادرة صافي الكربون العالمية باستخدام (CO2) كمادة وسيطة لإنتاج الإيثيلين الفعال المدعوم بالكهرباء.الإيثيلين مادة كيميائية تستخدم في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات من البلاستيك إلى مانع التجمد.إن إنتاج الإيثيلين على نطاق واسع كثيف للطاقة ويعتمد بشكل كبير على الموارد الأحفورية.
” يظهر إنتاج التحفيز الكهربائي للإيثيلين من ثاني أكسيد الكربون كطريقة واعدة”
المحفز الجديد ( NAC ) :
يتكون هذا المحفز الجديد من مواد وفيرة في الأرض فقط ، مثل النيكل والنحاس ، ويتطلب طاقة أقل للتفاعل الكيميائي .
كيف يعمل المحفز ( NAC ) :
- أوضح العالِم ” لونج كي” في مختبر أميس : ان النيكل يعمل كمحفز أولي على تحفيز ثاني أكسيد الكربون عند الجهد المنخفض والتيار العالي.
- وجد أن المحفز فعالاً على نطاق واسع من فرق الجهد الكهربي وفعاليته في التيارات العالية تعني ارتفاع معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون .
- قال لونج كي ” Qi “
- ” نظرًا لأن هذا المحفز يظل نشطًا على نطاق واسع جداً من الجهد ، فإن ذلك يتيح سهولة الاقتران مع محفز ثانٍ”.
- “لذلك نستخدم المحفز الثاني ، وهو أسلاك نحاسية متناهية الصغر ، ومن خلال الجمع بين هذين الاثنين ، لدينا عملية انتقائية للغاية تتميز بكفاءة تصل إلى 60٪ من ثاني أكسيد الكربون إلى الإيثيلين في وعاء واحد”.
لاحظ Wenyu Huang ، عالم Ames Lab بمختبر أميس وأستاذ بجامعة ولاية أيوا:
- كان الجانب الأكثر إثارة في هذا البحث هو كيفية قيام الفريق بدمج المحفزين لتبسيط العملية.
- قال: “نحن نجمع بشكل أساسي أفضل اثنين من المحفزات بمفردهما ، ويعملان معاً حتى نتمكن من توصيل ثاني أكسيد الكربون بتفاعلات الإيثيلين في نظام واحد.”
أكد العالم “Qi“ : على أهمية استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة وسيطة لهذا التفاعل ، لأنه يعالج الحاجة العالمية لتقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي.
وأوضح أن هذه العملية يمكن أن تستخدم ثاني أكسيد الكربون المستعاد من العمليات الكيميائية أو الصناعية، أو من التقاط الهواء.
قال ” تشي” عالم ضمن فريق المختبر: ” يمكننا القيام بذلك بدون أي معدن ثمين ، ببساطة مثل” النيكل والنحاس والكربون والنيتروجين” ، للسماح بالتطبيقات الصناعية على نطاق واسع”. “أيضًا ، من المحتمل مستقبليآ أن نلغي استخدام الموارد الأحفورية لصنع الإيثيلين”.
