موفقیت دانشمندان در تبدیل کربن دی اکسید به ماده آلی
دانشمندان روش نوآورانه‌ای را برای مقابله با مقادیر عظیم کربن‌دی‌اکسیدی که ما همچنان در حال پمپاژ آن به هوا هستیم، پیدا کرده‌اند: تبدیل کربن‌دی‌اکسید به یک پلیمر آلی مفید. در روش جدید، بدون صرف انرژی زیاد، مولکول‌های کربن‌دی‌اکسید از هوا گرفته می‌شود. از ماده‌ی حاصل می‌توان برای بسته‌بندی یا تولید لباس استفاده کرد. سلاح مخفی این روش، یک پلیمر هماهنگ متخلخل (PCP) است که از یون‌های فلز روی ساخته شده است. دانشمندان می‌گویند این یون‌ها می‌توانند مولکول‌های کربن‌دی‌اکسید را به‌طور انتخابی با کارایی ۱۰ برابر نسبت‌به دیگر PCPها بگیرند. علاوه‌بر‌این، ماده‌ی حاصل قابل‌استفاده‌ی مجدد است و پس از ۱۰ چرخه‌ی واکنش همچنان با حداکثر راندمان عمل می‌کند. کن ایشی اوتاکه از دانشگاه کیوتو در ژاپن می‌گوید:
ما به‌طور موفقیت‌آمیزی ماده‌ی متخلخلی را طراحی کرده‌ایم که دارای گرایش بالایی نسبت‌به مولکول‌های کربن‌دی‌اکسید است و می‌تواند به‌طور مؤثر و سریع آن را به مواد آلی تبدیل کند.
ایده‌ی جدا کردن کربن از اتمسفر مدت‌ها است که مورد توجه پژوهشگران است اما واکنش‌پذیری پایین کربن‌دی‌اکسید به این مفهوم است که گرفتن و به دام انداختنن این مولکول بدون صرف مقدار زیادی انرژی دشوار است. شاید کلید حل این مشکل، PCPها باشند (چهارچوب‌های فلزی آلی یا MOF نیز نامیده می‌شوند). در مطالعه‌ی حاضر از ترفند هوشمندانه‌ای استفاده می‌شود: یک جزء آلی با یک ساختار پروانه‌مانند.
پژوهشگران با استفاده از تجزیه‌و‌تحلیل ساختاری اشعه ایکس دریافتند که وقتی مولکول کربن‌دی‌اکسید به PCP نزدیک می‌شود، ساختار مولکولی آن می‌چرخد و آرایش مجددی پیدا می‌کند و موجب می‌شود کربن‌دی اکسید در این ساختار به دام افتد. PCP اساسا به‌عنوان یک غربال مولکولی عمل می‌کند و قادر به تشخیص مولکول‌ها براساس اندازه و شکل است. وقتی که این ماده وظیفه‌ی جذب کربن‌دی‌اکسید را انجام داد، می‌تواند مجددا مورد استفاده قرار گیرد یا به‌عنوان یک پلیمر آلی بازیافت شود. پلیمرهای آلی را می‌توان به پلی‌اورتان تبدیل کرد. پلی‌اورتان در تولید لباس، مواد بسته‌بندی، لوازم خانگی و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در حوزه‌ی ذخیره کربن‌دی‌اکسید شاهد پیشرفت‌های امیدوارکننده‌ای هستیم. اوایل سال جاری، دانشمندانی از دانشگاه RMIT در استرالیا با استفاده از یک واکنش شیمیایی که سریم در آن نقش داشت، راهی برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید به زغال‌سنگ پیدا کردند. گروهی دیگر از پژوهشگران از دانشگاه رایس در کشور آمریکا وسیله‌ای را برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید به سوخت مایع توسعه داده‌اند: در این مورد فلز بیسموت ماده‌ی اصلی است و اسید فرمیک نتیجه‌ی نهایی واکنش است. همه‌ی این ایده‌ها نیاز به پژوهش بیشتر و کار در مقیاس بزرگ‌تر دارند اما پیشرفت‌هایی در حال انجام است.
البته باید گفته شود که این روش‌ها نباید موجب شوند که ما از بهترین راه کاهش کربن‌دی‌اکسید در هوا و ممانعت از گرمایش زمین یعنی کاهش انتشارات کربنی غافل شویم. واضح است که برای مقابله با این مسئله باید سریعا اقدامات لازم انجام شود. روش جدید تبدیل کربن‌دی‌اکسید شاید در آینده برای ما مهم باشد مخصوصا به این خاطر که چیزی را که ما آن را نمی‌خواهیم به چیزی تبدیل می‌کند که ما آن را می‌خواهیم. سوسومو کیتاگاوا متخصص شیمی مواد از دانشگاه کیوتو می‌گوید:
یکی از سبزترین روش‌ها برای برداشت کربن، بازیافت کربن‌دی‌اکسید و تبدل آن به مواد شیمیایی با ارزشی مانند کربنات‌های حلقوی است که می‌توانند در صنایع پتروشیمی و داروسازی مورد استفاده قرار گیرند.
نتایج این مطالعه در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.
نظرات