محفز يحول ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الفورميك
محفز يحول ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الفورميك طويل الأمد ابتكره باحثون من روسيا والصين يعتمد على جزيئات أكسيد الإنديوم المغلفة بقشرة كربونية يمكنها تحويل جزيئات ثاني أكسيد الكربون بكفاءة إلى حمض الفورميك.
أشار المكتب الإعلامي للمدرسة العليا للاقتصاد التابعة للجامعة الوطنية للبحوث إلى أن هذه المادة الخام ذات قيمة عالية للصناعات الكيميائية. كما أن استخدامها يُسهم في تبسيط تقنيات معالجة ثاني أكسيد الكربون، مما يُسهّل تطبيقها صناعياً.
ويرى البروفيسور أندريه فاسينكو أن البحث نجح في جعل العملية أكثر استقراراً وملاءمة للتطبيق على نطاق واسع، مما يعني أنه قد خطا خطوة كبيرة نحو تطبيق عملية الاختزال الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون في الإنتاج الصناعي الفعلي. ويمكن لهذه التقنية أن تكون مفيدة ليس فقط في تخليق حمض الفورميك، بل أيضاً في العديد من العمليات الأخرى المتعلقة بمعالجة ثاني أكسيد الكربون”.
ووفقاً له، ابتكر العلماء خلال السنوات العشر الماضية عشرات المحفزات القادرة على شطر جزيئات ثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلى مركبات عضوية مختلفة مناسبة للاستخدام كوقود أو مواد خام للصناعات الكيميائية. ولكن حتى الآن، لم تستخدم هذه التقنيات عملياً بسبب كفاءتها المنخفضة، والتكلفة العالية للمواد الكيميائية، وقصر عمر المحفزات.
ويعود سبب انخفاض كفاءة هذه العملية إلى أنه أثناء الاختزال الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون يتحرر الهيدروجين كناتج ثانوي. ويمكن تجاوز هذه المشكلة باستخدام محاليل قلوية محتوية على أيونات البوتاسيوم، ما يؤدي إلى زيادة تكلفة العملية وتكوين رواسب تسد المفاعل وتعوق عمله. وعند استخدام بيئة حمضية، تتدهور المحفزات بسرعة وتفقد فعاليتها.
محفز
وقد اتضح للباحثين الروس والصينيين أنه يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تغليف الجزيئات النانوية لأكسيد الإنديوم (In2O3) المحفز، بطبقة كربون رقيقة، حيث وفقاً لحسابات الكمبيوتر، تحمي هذه الطبقة المادة من التلف في بيئة حمضية وتخلق مجالا كهربائياً يبقي أيونات البوتاسيوم على سطح المحفز. أي يمنع ترسيب البوتاسيوم ويمنع الآثار الجانبية غير المرغوب فيها.
ولتأكيد نتائج الحساب، صنع الباحثون جزيئات أكسيد الإنديوم النانوية المغلفة بالكربون. وأظهرت التجارب أنه حتى في بيئة شديدة الحموضة ذات محتوى منخفض من أيونات البوتاسيوم، ظل المحفز نشطا لأكثر من 100 ساعة ، مع تحقيق كفاءة بنسبة 98.9 بالمئة.
واستنتج العلماء أن إدخال هذه التكنولوجيا في المنشآت الصناعية يمكن أن يجعل معالجة ثاني أكسيد الكربون أكثر ملاءمة للبيئة ومربحة اقتصادياً.
وكان المتخصصون من معهد الكيمياء العضوية وجامعة موسكو الحكومية ابتكروا العام الماضي طريقة جديدة للقضاء على ثاني أكسيد الكربون، حيث وجدوا أن محفز النيكل والرينيوم المعتمد على أكسيد الزركونيوم الكبريتي يُظهر نشاطاً عالياً في تحويل ثاني أكسيد الكربون، في حين أن كفاءة تكوين أول أكسيد الكربون تزيد عن 95٪ في مجال واسع من درجات الحرارة.
المصدر: مواقع إلكترونية