لوکیا پاپادوپولوس -5 اوت 2022 -یک مرکز جذب و ذخیره کربن.martin_33/IStock
جذب دی اکسید کربن از دودکش ها یک هدف کلیدی برای ایالات متحده و سایر کشورها است زیرا آنها دائماً به دنبال کاهش انتشار گازهای گلخانه ای هستند. اکنون، دانشمندان برکلی از پلیمر ارزان قیمتی به نام ملامین برای مهندسی روشی ارزان، آسان و کم مصرف برای انجام این کار استفاده کرده اند.
فرآیندی همه کاره با کاربردهای فراوان
این فرآیند به قدری تطبیق پذیر است که محققان می گویند حتی می توان آن را به طور بالقوه کاهش داد تا انتشار گازهای گلخانه ای از اگزوز خودرو یا سایر منابع متحرک دی اکسید کربن را کاهش دهد.
جفری ریمر، استاد دانشکده تحصیلات تکمیلی در گروه مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و یکی از نویسندگان مرتبط مقاله، در بیانیه ای گفت: ما می‌خواستیم در مورد یک ماده جذب کربن فکر کنیم که از منابعی که واقعاً ارزان و آسان به دست می‌آیند مشتق شده است. بنابراین، ما تصمیم گرفتیم که با ملامین شروع کنیم.
شبکه متخلخل ملامینه جدید به قدری کارآمد است که دی اکسید کربن و همچنین چارچوب های فلزی-آلی (MOFs) را جذب می کند، اما از مواد بسیار ارزان تری استفاده می کند که ساخت آن آسان تر است و انرژی کارآمدتری دارد.
مواد ارزان تر اما کارآمدتر
هایان مائو، یکی از همکاران فوق دکتری دانشگاه برکلی که اولین نویسنده این مقاله است، گفت: «در این مطالعه، ما بر طراحی مواد ارزان‌تر برای جذب و ذخیره‌سازی و روشن کردن مکانیسم تعامل بین CO2 و مواد تمرکز کردیم. “این کار یک روش صنعتی سازی عمومی را برای جذب پایدار CO2 با استفاده از شبکه های متخلخل ایجاد می کند. ما امیدواریم که بتوانیم یک ماده آینده برای جذب گاز اگزوز اتومبیل یا شاید اتصالی به یک ساختمان یا حتی یک پوشش روی سطح مبلمان طراحی کنیم.
تحقیقات بیشتر نشان داد که افزودن اسید سیانوریک در طی واکنش پلیمریزاسیون ماده جدید، اندازه منافذ را به طور چشمگیری افزایش داد و راندمان جذب CO2 را به شدت بهبود بخشید: آزمایشات بعدی نشان داد که تقریباً تمام دی اکسید کربن موجود در یک مخلوط گاز دودکش شبیه سازی شده در حدود 3 دقیقه هنگام استفاده این تکنیک جذب می شود.
«آنچه هایان و همکارانش توانستند با این تکنیک‌های زیبا نشان دهند این است که دقیقاً چگونه این گروه‌ها با هم مخلوط می‌شوند، دقیقاً چگونه CO2 با آنها واکنش نشان می‌دهد، و اینکه در حضور این اسید سیانوریک بازکننده منافذ، او می‌تواند CO2 را به چرخه‌ای درآورد و بسیاری را خاموش کند. رایمر گفت: بارها با ظرفیت که واقعاً خوب است. و سرعت جذب CO2 نسبت به برخی مواد دیگر بسیار سریع است. بنابراین، تمام جنبه های عملی در مقیاس آزمایشگاهی این ماده برای جذب CO2 برآورده شده است، و ساخت آن بسیار ارزان و آسان است.
مائو گفت: «با استفاده از تکنیک‌های تشدید مغناطیسی هسته‌ای حالت جامد، ما به طور سیستماتیک با جزئیات بی‌سابقه‌ای در سطح اتمی مکانیسم واکنش شبکه‌های آمورف با CO2 را روشن کردیم. برای جامعه انرژی و محیط زیست، این کار یک خانواده شبکه با عملکرد بالا و حالت جامد همراه با درک کامل مکانیسم ها ایجاد می کند، اما همچنین تکامل تحقیقات مواد متخلخل را از روش های آزمون و خطا به مرحله منطقی و منطقی تشویق می کند. مدولاسیون مرحله به مرحله، در سطح اتمی.”
