برگ مصنوعی که توانایی جذب سریع دی‌اکسید کربن را دارد

به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، بازسازی فرآیند طبیعی فتوسنتز که گیاهان طی آن، نور خورشید ، آب و دی اکسید کربن را به انرژی تبدیل می کنند، هدفی است که علم مدت هاست آنرا دنبال می کند. سیستم هایی که اغلب بعنوان " برگ مصنوعی" توصیف می شوند ، می توانند نقشی کلیدی را در مقابله با تغییرات آب و هوایی ایفا کنند. گروهی از مهندسان به تازگی سیستمی ارائه داده اند که دی اکسید کربن را با سرعتی ۱۰۰ برابر سرعت فناوری های کنونی جذب می کند.

طی سال های اخیر، تعداد زيادي از انواع برگ مصنوعی ابداع شده اند که از نور خورشید برای تبدیل کردن آب به سوخت مایع و الکتریسیته استفاده می کنند. یک نمونه جالب، کار مهندسان "دانشگاه ایلینوی در شیکاگو" (UIC) در سال ۲۰۱۹ است. این نمونه، یک طراحی منحصر به فرد داشت که به گفته سازندگان، آن را برای استفاده در جهان واقعی مناسب می کند؛ برخلاف سایر راه حل های آزمایشگاهی که فقط میتوانند با دی اکسید کربن مخازن تحت فشار کار کنند.

نمونه ای که در این پژوهش ارائه شد، شامل یک واحد استاندارد فتوسنتز مصنوعی بود و در یک کپسول شفاف پر از آب قرار داشت و همچنین، دارای یک لایه بیرونی نیمه تراوا بود. با برخورد نور خورشید (Sunlight) به دستگاه، آب از طریق منافذ لایه بیرونی تبخیر می شد و دی اکسید کربن جای آنرا می گرفت؛ جایی که واحد داخل آن به مونوکسید کربن تبدیل می شد.

اکنون دانشمندان از طریق برخی تغییرات کلیدی در طراحی، عملکرد خود را به مراحل جدیدی رسانده اند. آن ها از مواد ارزان قیمت برای ادغام یک غشای باردار الکتریکی استفاده کرده اند که دو قسمت خشک و مرطوب را در بر دارد. در قسمت خشک، یک حلال آلی به دی اکسید کربن جذب شده می چسبد و آن را به بی کربنات غلیظ تبدیل می کند که روی غشا جمع می شود.

یک الکترود با بار مثبت که در سمت مرطوب قرار دارد، بی کربنات را به سوی غشا و محلول آبکی جذب می کند تا برای تولید سوخت یا کاربردهای دیگر به دی اکسید کربن تبدیل شود. تغییر بار الکتریکی می تواند سرعت جذب کربن را افزایش یا کاهش دهد.

"مینش سینگ" (Meenesh Singh)، دانشیار مهندسی شیمی دانشگاه ایلینوی در شیکاگو و از پژوهشگران این پروژه گفت: سیستم برگ مصنوعی ما را می توان بیرون از آزمایشگاه و در جایی مستقر کرد که به دلیل بالا بودن میزان جذب کربن، هزینه نسبتا کم و انرژی متوسطی را نیاز دارد و می تواند نقش مهمی را در کاهش گازهای گلخانه ای ایفا کند.

این دستگاه آنقدر کوچک است که می توان آن را در یک کوله پشتی قرار داد و همچنین، ماژولار است. این بدان معناست که میتوان چندین واحد را روی هم قرار داد تا دستگاه هایی مناسب برای تنظیمات گوناگون ساخته شوند.

این پژوهش، در مجله "Energy& Environmental Science" به چاپ رسید.