الإسفنج لامتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون وتحويله لطاقة نظيفة

يعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 أهم غازات الدفيئة والذي يسبب ازدياد تركيزه ما يسمى بالاحتباس الحراري وارتفاع درجة حرارة الأرض،ووفقاً للتقرير الصادر عن المنظمة العالمية للأرصاد الجوية World Meteorically Organization WMO في تقريرها الذي نشر مؤخراً في مطلع شهر أيلول من العام 2014 فقد "بلغت تراكيز غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي رقماً قياسياً عالمياً جديداً في 2013،ويعزى ذلك إلى الزيادة الكبيرة في مستويات ثاني أكسيد الكربون".

من هنا فإن ابتكار هذه التقنية الجديدة المصنوعة من الإسفنج البلاستيكي يعتبر خبراً جيداً في مجال امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون وقيادة البشرية بعيداً عن التلوث الناجم عن احتراق الوقود الأحفوري والاقتراب أكثر نحو مصادر طاقة جديدة كالهيدروجين.ولربما تُحقق هذه المادة المصنوعة من البلاستيك المشابه لذلك المستخدم في أوعية الطعام خطة الرئيس الأميركي أوباما الذي أعلن عن هذه التقنية و حلمه في التخفيض من نسبة إنبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة 30% في العام2030 ،وقد توضع مستقبلاً في المداخن الخاصة بمحطات توليد الطاقة الكهربائية حيث المصدر الأكبر للإنبعاثات هذه.

• ماهي هذه الاسفنجة وما آلية عملها وماهي مزاياها؟

الاسفنجة هي نوع من البوليمير* يمتاز بكونه رخيص،ثابت و يدمص** غاز ثاني أكسيد الكربون بشكل ممتاز.

تُصنَع هذه المادة اعتباراً من مادة رملية تشبه البودرة بنية اللون،يتم تشكيلها بالاعتماد على ربط عدة جزيئات صغيرة كربونية بشكل شبكة وهذه البنية استوحاها العلماء من البوليسترين polystyrene،البلاستيك المستخدم في مواد التغليف وهو قادر على ان يدمص كمية من غاز ثاني أكسيد الكربون.

يسعى العلماء قريباً لاستخدام هذه المادة بشكل فعَال في المحطات التي تعمل بتقنية خلايا الوقود fuel-cell technology للوصول إلى تقنية تمتاز بعدم انطلاق أي انبعاثات عنها Zero-emission technology.

التقنيات المستخدمة حالياً في محطات توليد الكهرباء العاملة على الغاز أو الفحم في إزالة الغازات الملوثة و المسببة للإحتباس الحراري تعتمد على الممتزَات ويعكف العلماء على تحويلها إلى بوليمير عضوي بآلية أخرى تقود إلى التقليل من التلوث،وستكون هذه المادة جزءاً من تقنية متقدمة لتوليد الكهرباء تدعى اختصاراً (IGCC) ***:أي «الدورة المركبة المتكاملة للفحم المحول إلى غاز» التي تحوَل الوقود الأحفوري إلى غاز الهيدروجين الذي يعتبر استخدامه في السيارات العاملة على خلايا الوقود و محطات توليد الكهرباء واعداً في التخفيف من التلوث .

إنَ (IGCC) ستكون جسراً تقنياً يوجهنا نحو "اقتصاد الهيدروجين" أي نحو استخدام الهيدروجين كوقود بينما لانزال نستخدم الوقود الأحفوري في البنى التحتية،لكنَ المشكلة في اعتماد هذه التقنية تكمن بأنها ماتزال تنتج خليطاً من الهيدروجين و CO2ويجب فصلهما عن بعضهما البعض.

هذه المادة –الإسفنجة- تعمل بشكل أفضل تحت الضغط العالي الذي يعد جوهرياً في عملية IGCC. بآلية مشابهة لإسفنجة المطبخ التي يزداد حجمها و تنتبج عند تشرَبها للماء،فإنَ هذه المادة أيضاً عندما تدمص غاز CO2 داخل فراغاتها يزداد حجمها وتنتبج، وعند انخفاض الضغط يتم تفريغ الغاز ليتم جمعه، تخزينه، أو تحويله إلى مركبات كربونية أخرى مفيدة.)

إحدى مزايا استخدام هذه المادة أنها تميل لأن تبقى ثابتة;فهي تحافظ على بنيتها حتى لو وضعت في الحمض المغلي ما يثبت أنها قادرة على الصمود في الظروف القاسية عند استخدامها في محطات توليد الطاقة حيث تستخدم المواد الممتزة لـCO2، أضف إلى أنَ المواد المستخدمة في أجهزة غسلCO2 التي قد تكون مصنَعة من البلاستيك،المعدن أو الأشكال السائلة لا تحتجز الغاز بشكل جيد .كما أنَ هذه الأسفنجة قادرة على أن تدمص CO2 من دون بخار الماء الذي يعيق من المواد الأخرى و يجعلها أقل فعالية.

وبمقارنته مع غيره من الممتزات،فإن جزيئات الكربون المستخدمة في تحضير هذا البوليمير الإسفنجي غير مكلفة،قابلة لإعادة الاستخدام و ذات عمر طويل نظراً لمتانتها ما يضفي ميزة إضافية على استخدام هذه التقنية.

وبحسب العلماء فإنَ دمج هذه البوليميرات الإسفنجية في مداخن محطات توليد الطاقة و غيرها يسكون سهلاً،ّفمثلاً يمكن تضمينها ضمن الأغشية المستخدمة حالياً لازالة غاز ثاني أكسيد الكربون في محطات الطاقة و بالتالي دمج النوعين معاً ما يزيد من فعاليتهما و قوتهما .

يبدو أنَ إبداع الإنسان غير المحدود قد يمكننا في النهاية من استنباط الحلول من رحم المشكلة من خلال هذه المادة الجديدة.

- تعاريف للمصطلحات المشار إليها بـ*:

(*) البوليمير Polymer: مركب ذو وزن جزيئي مرتفع مكون من وحدات جزئية مكررة. قد تكون هذه المواد عضوية أو غير عضوية أو عضوية معدنية، وقد تكون طبيعية أو اصطناعية في أصلها.

(**) الادمصاص / أو الامتزاز Adsorption: هو تراكم ذرات أو جزيئات على سطح المادة. وتخلق هذه العملية طبقة من الجزيئات أو الذرات التي تراكمت بكثافة على سطح المدمصات. وهو يختلف عن الامتصاص حيث تنتشر المادة في السائل أو الصلب لتشكل محلولاً.

(***)«الدورة المركبة المتكاملة للفحم المحول إلى غازintegrated gasification combined cycle: هي تكنولوجيا تستخدم لتحويل الفحم وغيره من أنواع الوقود القائمة على الكربون إلى غاز صنعي، تزال منه الشوائب فيما بعد قبل حرقه. يمكن أيضاً باستخدام عمليات إضافية تحويل كربون الغاز الصنعي إلى هيدروجين بتفاعل خاص مع الماء، وتكون النتيجة وقوداً خالياً تقريباً من الكربون مع انطلاق CO2 الذي يضغط ويخزن.)

مصادر المقال:

هنا

هنا

مصادر الصورة:

هنا

هنا