دانشمندان ام‌آی‌تی راهی جدید برای تبدیل کربن دی‌ اکسید به سوخت یافتند

پژوهشگران دانشگاه ام‌آی‌تی راهی جدید برای تبدیل کربن دی‌اکسید نیروگاه‌ها به محصولی سودمند یافته‌اند. محصول مورد نظر می‌تواند به‌عنوان سوخت خودروها، کامیون‌ها و هواپیماها استفاده شود و در عین حال به‌عنوان ماده‌ی شیمیایی خام در موارد بسیاری کاربرد داشته باشد.

ژائو یو وو، دانشجوی پسادکتری دانشگاه ام‌آی‌تی، با همکاری احمد قنیم، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه رونالد سی کرین، سیستمی بر مبنای غشا توسعه داده‌اند. غشای استفاده‌شده در این سیستم از لانتانیوم، کلسیم و اکسید آهن ساخته شده است. طرز کار این غشا بدین شکل است که اکسیژن کربن دی‌اکسید از غشا عبور می‌کند و مونوکسید کربن در آن سوی غشا باقی می‌ماند.

دانشمندانی که این غشا را توسعه داده‌اند، می‌گویند این غشا نسبت به اکسیژن، کاملا گزینش‌پذیر است. فرایند جداسازی در دماهای خیلی بالا، در حدود ۹۹۰ درجه سلسیوس انجام می‌شود.

نکته‌ی مهم در این فرایند این است که اکسیژن جداشده از کربن دی‌اکسید تا زمان رسیدن به سوی دیگر غشا، در جریان باشد. می‌توان برای تسهیل این کار از خلأ استفاده کرد؛ اما انرژی بسیار زیادی برای ایجاد خلأ لازم خواهد بود. در عوض از جریانی از سوخت، مانند هیدروژن یا متان استفاده می‌شود. این ترکیبات به‌راحتی اکسید می‌شوند و به تفاوت فشار در طرفین غشا به‌منظور حرکت دادن اکسیژن نیازی ندارند.

کربن مونوکسید حاصل می‌تواند به‌عنوان سوخت استفاده شود. از سوی دیگر می‌توان کربن مونوکسید حاصل را با آب، هیدروژن یا مخلوطی از هر دو ترکیب کرد و سوخت هیدروکربنی مایع به دست آورد. از مونوکسید کربن می‌توان برای تولید مواد شیمیایی مانند متانول یا مخلوطی از گازها استفاده کرد.

گرمای مورد نیاز برای این فرایند از انرژی خورشیدی یا انرژی هدررفته‌ی نیروگاه تأمین خواهد شد. به عبارت دیگر، گرمای مورد استفاده به‌صورت انرژی در سوخت شیمیایی ذخیره خواهد شد.

این فرایند مشابه پروژه‌های جذب کربن است که در سراسر دنیا انجام می‌شود. بر کسی پوشیده نیست که ما نمی‌توانیم سطح نشر کربن کنونی خود را کاهش دهیم؛ بنابراین باید مشکل را از جای دیگری حل کرد.

این تکنیک خاص پتانسیل فراوانی دارد. این تکنیک نه‌تنها مشکل نشر کربن را حل می‌کند؛ بلکه روشی است که با توجه به تولید سوخت در مراحل پایانی، هزینه‌ی انجام خود را تأمین می‌کند. سازندگان این فرایند می‌گویند نیروگاه‌های برقی که از گاز طبیعی استفاده می‌کنند، می‌توانند به گونه‌ای از این سیستم استفاده کنند که گاز مورد استفاده در دو جا استفاده شود: بخشی از گاز طبیعی برای تولید الکتریسیته سوزانده و کربن دی‌اکسید تولید می‌شود و از سوی دیگر بخشی دیگر آن منبع سوخت لازم برای جداسازی اکسیژن در غشا خواهد بود. نیروگاه با استفاده از چنین طرحی، سین گاز (مخلوطی از کربن مونوکسید و هیدروژن) را به‌عنوان درآمدی اضافه تولید خواهد کرد.

قدم بعدی این پژوهش، بررسی بهترین راه برای افزایش سرعت عبور اکسیژن از غشا خواهد بود. تلاش‌هایی نیز برای تبدیل غشا به راکتور و جفت کردن راکتور با مکانیزم تولید سوخت صورت گرفته است. گرمای لازم برای این فرایند از طریق انرژی خورشیدی و گرمای هدررفته نیروگاه تأمین خواهد شد.