العلماء في جامعة ماكجيل بكندا طوروا تقنية مبتكرة لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي إلى غاز الميثان، كما نُشرت نتائج هذا البحث في دورية « إنفيرومينت آند إنيرجي » في 4 يوليو/تموز. يعتبر ثاني أكسيد الكربون من العوامل الرئيسية في التغير المناخي، حيث يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري بامتصاص الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأرض، مما يرفع درجة حرارة الكوكب. لذا، الحد من انبعاثات هذا الغاز يعد أولوية بحثية مهمة.
أهمية غاز الميثان
الميثان هو أبسط أنواع الهيدروكربونات وأفضل بيئيًا مقارنة بأنواع الوقود الأحفوري الأخرى مثل الفحم والنفط، لأنه يحتوي على نسبة أقل من الكربون وينتج كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون عند احتراقه. يعتبر الميثان مكونًا أساسيًا للغاز الطبيعي، ويستخدم بشكل واسع في توليد الكهرباء والحرارة بفضل قدرته العالية على توفير الطاقة، كما أن البنية التحتية لتخزينه وتوزيعه واستخدامه موجودة بالفعل.
التقنية الجديدة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان
استند الباحثون في هذه التقنية إلى استخدام الكهرباء المتولدة من مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان من خلال تفاعل كيميائي يسمى « التحفيز الكهربائي ». هذه العملية لا تزيد من نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
« التحفيز الكهربائي » هو عملية تحفيز التفاعلات الكيميائية باستخدام الكهرباء عبر مواد تحفيز كهربائية، مما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية أو العكس. هذه التقنية مهمة في تطبيقات مثل خلايا الوقود والتحليل الكهربائي لتحليل المركبات الكيميائية إلى مكوناتها الأساسية.
استخدام النحاس كمحفز
استخدم الباحثون النحاس كعامل محفز، واختبروا تأثير أحجام جزيئات النحاس المختلفة على التفاعل، بدءًا من جزيئات صغيرة تحتوي على 19 ذرة وصولًا إلى جزيئات كبيرة تحتوي على ألف ذرة. ووجدوا أن العناقيد النحاسية النانوية الصغيرة فعالة جدًا في إنتاج الميثان، مما يشير إلى أن حجم التجمعات النانوية النحاسية وبنيتها تلعب دورًا حاسمًا في نتيجة التفاعل.
المستقبل وتطبيقات صناعية
يخطط الفريق لمواصلة تحسين كفاءة التفاعل والتحقق من تطبيقاته الصناعية، ويأملون أن تفتح النتائج التي توصلوا إليها آفاقًا جديدة لإنتاج طاقة نظيفة ومستدامة.
