قام باحثون من جامعة ماكجيل في كندا بتطوير تقنية جديدة لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى غاز الميثان، وقد نشرت نتائج البحث في دورية “إنفيرومينت آند إنيرجي” في 4 يوليو/تموز الجاري.
ويعد غاز ثاني أكسيد الكربون أحد العوامل الرئيسة في تغير المناخ، فارتفاع تركيزه في الغلاف الجوي يؤدي إلى زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري، إذ يمتص الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأرض، وذلك يرفع من درجة حرارة الكوكب، ويعدّ الحد من انبعاثاته أولوية بحثية قصوى.
ما غاز الميثان؟
يُعد “غاز الميثان” أبسط أنواع الهيدروكربونات، وأكثر نظافة مقارنة بأنواع الوقود الأحفوري الأخرى مثل الفحم والنفط، لأنه يحتوي على نسبة أقل من الكربون ويُنتج كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون عند احتراقه، وذلك يجعله خيارا بيئيا أفضل.
والميثان ذو قيمة عالية لأنه المكون الأساسي للغاز الطبيعي، ويُستخدم استخداما واسعا في توليد الكهرباء والحرارة بسبب قدرته الكبيرة على توفير الطاقة. وفضلا عن ذلك، فإن البنية التحتية لتخزينه وتوزيعه واستخدامه راسخة بالفعل.
يقول مهدي صالحي الباحث الرئيسي في الدراسة في البيان الصحفي الذي نشرته مؤسسة “كاناديان لايت سورس” المشاركة بالدراسة “يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى وقود كيميائي مثل غاز الميثان. وبمجرد استخدام الميثان، يمكن إعادة تدوير غاز ثاني أكسيد الكربون المنبعث منه، وتحويله مرة أخرى إلى غاز الميثان، وهذا من شأنه أن يخلق دائرة كربونية مغلقة لا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون الجديد إلى الغلاف الجوي”.
الكهرباء لإنتاج الميثان
لإنتاج الميثان، اعتمد الباحثون على استخدام الكهرباء المُنتجة من مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كيميائية عبر نوع من التفاعلات الكيميائية يسمى “التحفيز الكهربائي”، ولا يسبب هذا التفاعل زيادة في نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
“التحفيز الكهربائي” هو عملية تحفيز أو تسريع التفاعلات الكيميائية باستخدام الكهرباء عبر مواد تحفيز كهربائية، وتُستخدم هذه التقنية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية أو العكس، وذلك يجعلها ذات أهمية كبيرة في تطبيقات مثل خلايا الوقود والتحليل الكهربائي لتحليل المركبات الكيميائية إلى مكوناتها الأساسية.
استخدم الباحثون النحاس عاملا محفّزا وأجروا تجاربهم باستعمال أحجام مختلفة من جزيئات النحاس، بدءًا من الجزيئات الصغيرة التي تحتوي على 19 ذرة، وصولا إلى الجزيئات الكبيرة التي تحتوي على ألف ذرة، إذ قاموا باختبار تأثير أحجام الجزيئات على آلية التفاعل.
وشرح صالحي “إن أهم ما توصلنا إليه هو أن العناقيد النحاسية النانوية الصغيرة للغاية فعالة جدا في إنتاج الميثان،” وأضاف “كان هذا اكتشافا مهما يشير إلى أن حجم التجمعات النانوية النحاسية وبنيتها يضطلعان بدور حاسم في نتيجة التفاعل”.
ويخطط الفريق لمواصلة تحسين كفاءة التفاعل والتحقق من تطبيقاته الصناعية، ويأملون أن تفتح النتائج التي توصلوا إليها آفاقًا جديدة لإنتاج طاقة نظيفة ومستدامة.