الأخبار

هل يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود للطائرات؟

Could Carbon Dioxide Be Turned Into Jet Fuel?
قام فريق في جامعة أكسفورد بإجراء هندسة عكسية للوقود من غازات الاحتباس الحراري - ولكن حتى الآن فقط في المختبر
 
كانت صناعة الطيران تبحث عن طرق لتقليل انبعاثات الكربون العالمية على مدار العقد الماضي، مثل شراء ما يسمى بتعويضات الكربون  مثل مشاريع غرس الأشجار أو مزارع الرياح - لتعويض ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الطيران العالي. الطائرات. في الوقت نفسه، تزود المطارات في سان فرانسيسكو وشيكاغو ولوس أنجلوس، إلى جانب عشرات المطارات في أوروبا، الطائرات بأنواع وقود بديلة صديقة للبيئة للمساعدة في الوصول إلى أهداف الحد من الكربون.

توصل فريق من جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة الآن إلى عملية تجريبية قد تكون قادرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون- وهو غاز من غازات الدفيئة المنبعثة من جميع المحركات التي تعمل بحرق الغاز- إلى وقود للطائرات. إذا نجحت، فإن العملية، التي تستخدم تفاعلًا كيميائيًا قائمًا على الحديد، يمكن أن ينتج عنها انبعاثات "صفرية صافية" من الطائرات.

تم إجراء التجربة، التي نُشرت اليوم في مجلة Nature Communications، في المختبر ولا تزال بحاجة إلى تكرارها على نطاق أوسع. لكن المهندسين الكيميائيين الذين صمموا ونفذوا العملية يأملون في أن تغير قواعد لعبة المناخ.

"تغير المناخ يتسارع، ولدينا انبعاثات هائلة من ثاني أكسيد الكربون"، كما يقول Tiancun Xiao، زميل باحث أول في قسم الكيمياء في أكسفورد ومؤلف في الورقة. "البنية التحتية للوقود الهيدروكربوني موجودة بالفعل. يمكن أن تساعد هذه العملية في التخفيف من تغير المناخ واستخدام البنية التحتية الكربونية الحالية للتنمية المستدامة".

عندما يحترق الوقود الأحفوري مثل النفط أو الغاز الطبيعي، تتحول الهيدروكربونات الخاصة به إلى ثاني أكسيد الكربون، ويتم إطلاق الماء والطاقة. تعكس هذه التجربة عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى إلى وقود باستخدام طريقة تسمى طريقة الاحتراق العضوي (OCM). بإضافة حرارة (350 درجة مئوية، أي 662 درجة فهرنهايت) إلى حامض الستريك والهيدروجين ومحفز مصنوع من الحديد والمنغنيز والبوتاسيوم إلى ثاني أكسيد الكربون، تمكن الفريق من إنتاج وقود سائل يعمل في طائرة نفاثة محرك. تم إجراء التجربة في مفاعل من الفولاذ المقاوم للصدأ وتم إنتاج بضعة جرامات فقط من المادة.

في المختبر، جاء ثاني أكسيد الكربون من علبة. لكن فكرة تكييف المفهوم للعالم الحقيقي ستكون التقاط كميات كبيرة من غازات الاحتباس الحراري إما من مصنع أو مباشرة من الهواء من أجل إزالتها من البيئة. ثاني أكسيد الكربون هو أكثر غازات الاحتباس الحراري المسببة للاحتباس الحراري شيوعًا، ويتم إنتاجه عن طريق المصانع والسيارات وحرق الأخشاب، بما في ذلك حرائق الغابات وزراعة القطع والحرق. قد يساعد إبعاده عن الغلاف الجوي في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري، على الرغم من أن انبعاثات الكربون في العالم قد ارتفعت على مدار العقود القليلة الماضية وهي في طريقها لتدفئة كوكب الأرض بمقدار درجتين مئويتين بحلول نهاية القرن.

يقول Xiao وزملاؤه إن الطريقة الجديدة ستكون أيضًا أرخص من الطرق الحالية التي تحول الهيدروجين والماء إلى وقود، وهي عملية تسمى الهدرجة، وذلك أساسًا لأنها ستستخدم قدرًا أقل من الكهرباء. يتوقع Xiao تركيب محطة وقود للطائرات بجوار مصنع للصلب أو الأسمنت أو محطة طاقة تعمل بالفحم، والتقاط ثاني أكسيد الكربون الزائد لإنتاج الوقود. يمكن أن تتضمن العملية أيضًا امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وهو ما يسمى بالتقاط الهواء المباشر. يقول المؤلفون إن المحفز الذي يقوم بهذه الحيلة متوفر بكثرة على الأرض، ويتطلب خطوات أقل من الطرق الأخرى لتركيب المواد الكيميائية ذات القيمة المضافة العالية.

يقول أحد الخبراء الذين لم يشاركوا في التجربة إن المفهوم يبدو واعدًا، طالما أن المؤلفين يمكنهم معرفة كيفية الانتقال من إنتاج كميات ضئيلة من وقود الطائرات في المختبر إلى إنتاج كميات أكبر في مصنع تجريبي. يقول Joshua Heyne، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية والكيميائية بجامعة دايتون: "يبدو هذا مختلفًا بالفعل، ويبدو أنه يمكن أن ينجح". "التوسع دائمًا يمثل مشكلة، وهناك مفاجآت جديدة عندما تذهب إلى نطاقات أكبر. ولكن فيما يتعلق بالحل طويل الأجل، فإن فكرة الاقتصاد الدائري للكربون هي بالتأكيد شيء يمكن أن يكون المستقبل ".
 
في مثل هذا "الاقتصاد الدائري للكربون"، سيصبح ثاني أكسيد الكربون مجرى نفايات ومصدرًا للوقود. سيحدث ضجة أكبر لـ Carbon buck إذا كان مصنع وقود الطائرات البديل يعمل على الكهرباء الخضراء من طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. وبهذه الطريقة سيتم إنتاج وقود الطائرات ومصدر ثاني أكسيد الكربون بطريقة مستدامة، وفقًا لـ Oskar Meijerink، رئيس مشروع الوقود المستقبلي في SkyNRG، وهي شركة مقرها هولندا تنتج وتشتري وتبيع وقود الطائرات المستدام مطارات مختلفة.

يقول Meijerink: "أنت بحاجة إلى استخدام الكهرباء المتجددة". "التحدي هو أننا إذا كنا نستخدم ثاني أكسيد الكربون من مصنع للصلب، فكيف يمكننا دفع مصنع الصلب ليكون محايدًا للكربون بحد ذاته؟ سيكون الحل الأمثل هو جعل كل هذه الصناعات أكثر استدامة، واستخدام هذا للقيام بالتقاط الهواء المباشر".

أما بالنسبة لتجربة أكسفورد ووقود الطائرات الجديد القائم على ثاني أكسيد الكربون، فربما يتعين عليها أن تتوافق مع مجموعة من المرشحين الآخرين الذين يتم اختبارهم الآن كبدائل لوقود الطائرات التقليدي. يتم تصنيع أنواع الوقود البديلة هذه من المواد الأولية التي تشمل النفايات الصلبة البلدية، والقش، والكتلة الحيوية الخشبية، وحتى نفايات زيت الطهي، وهي عملية تتبعها شركة BP العملاقة للطاقة.

يعتقد
Xiao من أكسفورد أن وقود ثاني أكسيد الكربون الجديد لديه فرصة قتالية للتنافس مع هذه البدائل. أسس Xiao شركة أكسفورد كاتاليستس للوقود الأخضر، والمعروفة الآن باسم Velocys، في عام 2006. وتعمل شركة Velocys على تطوير وقود طيران بديل لشركة شل والخطوط الجوية البريطانية في منشأة بريطانية تستخدم النفايات البلدية كمواد وسيطة، ووقود الديزل للشاحنات من نفايات الورق والخشب في مصنع في ولاية ميسيسيبي.

ويقول إنه يناقش الطريقة الجديدة لتحويل ثاني أكسيد الكربون مع العديد من الشركاء الصناعيين الكبار. يقول: "لا توجد تحديات كبيرة، لكننا بحاجة إلى تحسين العملية وجعلها أكثر كفاءة".