با افزایش نگرانی‌ها در مورد تغییرات آب‌وهوایی و آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی، توسعه فناوری‌های نوین برای تولید انرژی پاک و فرآیندهای شیمیایی پایدار بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کرده است. محققان دانشگاه‌های کمبریج و کالیفرنیا، برکلی، در تلاش برای پاسخ به این نیاز، به یک فناوری پیشگامانه دست یافته‌اند که با استفاده از نور خورشید دی‌اکسید کربن (CO₂) را به هیدروکربن‌های پیچیده تبدیل می‌کند. این دستاورد علمی می‌تواند راهکاری مؤثر برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ایجاد زنجیره تأمین سوخت و مواد شیمیایی پاک‌تر ارائه دهد.

فناوری خورشیدی با نانوکاتالیزورها

این فناوری پیشرفته ترکیبی از دو مؤلفه کلیدی است:

1. سلول خورشیدی پروسکایت: این ماده به دلیل بازده بالای خود در جذب نور خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریکی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است.
2. نانو گل‌های مسی: این کاتالیزورهای پیشرفته نقش مهمی در تسهیل واکنش‌های شیمیایی و تبدیل CO₂ به هیدروکربن‌های پیچیده ایفا می‌کنند. ساختار نانویی این کاتالیزورها، که به شکل گل طراحی شده‌اند، سطح واکنش را به حداکثر رسانده و کارایی فرآیند را افزایش می‌دهد.

نوآوری در استفاده از گلیسرول به‌جای آب

برخلاف روش‌های مرسوم که از آب به‌عنوان ماده اولیه برای واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند، این سیستم از گلیسرول بهره می‌برد. گلیسرول که به‌عنوان یک ماده جانبی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی تولید می‌شود، در این فناوری نقش تسریع‌کننده واکنش را ایفا می‌کند. این انتخاب نه تنها کارایی سیستم را افزایش داده بلکه مصرف منابع آب را نیز به حداقل رسانده است.

تولید هیدروکربن‌های پیچیده با ارزش صنعتی بالا

یکی از نقاط قوت این فناوری قابلیت آن در تولید اتان و اتیلن است. این دو ماده از اجزای کلیدی برای تولید سوخت‌های مایع، پلاستیک و مواد شیمیایی به شمار می‌روند و نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. توانایی تولید این هیدروکربن‌های پیچیده، این فناوری را به گزینه‌ای جذاب برای جایگزینی فرآیندهای سنتی مبتنی بر منابع فسیلی تبدیل می‌کند.

مزایای زیست‌محیطی و کاربردهای جانبی

این فناوری تنها به تولید سوخت‌های پاک محدود نمی‌شود. محصولات جانبی ارزشمندی مانند گلیسرات، لاکتات و فرمت نیز در این فرآیند تولید می‌شوند که در صنایع داروسازی، آرایشی و بهداشتی و شیمیایی کاربرد دارند.

به گفته دکتر ویرجیل آندری، یکی از محققان اصلی این پروژه، سیستم جدید حدود 200 برابر بیشتر از مدل‌های پیشین هیدروکربن تولید می‌کند. این پیشرفت قابل توجه می‌تواند به کاهش چشمگیر انتشار گازهای گلخانه‌ای و بهبود فرآیندهای تولید صنعتی منجر شود.

چالش‌ها و فرصت‌های پیش رو

اگرچه این فناوری پتانسیل بالایی دارد، نرخ تبدیل CO₂ به هیدروکربن‌های پیچیده در حال حاضر حدود 10 درصد است. با این حال، تیم تحقیقاتی نسبت به بهبود این نرخ از طریق اصلاح و بهینه‌سازی کاتالیزورها ابراز امیدواری کرده است.

از دیگر چالش‌های این فناوری، نیاز به تأمین مواد پایدار برای ساخت کاتالیزورها و سلول‌های خورشیدی است. محققان در حال بررسی راهکارهایی برای استفاده از مواد ارزان‌تر و با پایداری بیشتر هستند تا هزینه تولید را کاهش دهند.

پتانسیل کاربردهای گسترده در صنعت و محیط زیست

این فناوری قابلیت تطبیق برای واکنش‌های شیمیایی پیچیده‌تر را نیز دارد. به گفته محققان، این سیستم می‌تواند به تولید مواد شیمیایی پیشرفته‌تر و حتی جایگزینی فرآیندهای آلاینده صنعتی منجر شود. همچنین، استفاده از گلیسرول به‌عنوان ماده اولیه فرصت‌های جدیدی برای مدیریت پسماندهای صنعتی ایجاد می‌کند.

گامی به سوی آینده‌ای پایدار

به گزارش IE، توسعه این فناوری خورشیدی پیشرفته نمایانگر گامی مهم در جهت کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و ایجاد فرآیندهای صنعتی پاک‌تر است. همکاری بین محققان دانشگاه‌های کمبریج و برکلی و حمایت نهادهایی مانند وزارت انرژی ایالات متحده، شورای تحقیقات اروپا و UKRI، بیانگر اهمیت و پتانسیل بالای این پروژه است.

با ادامه تحقیقات و بهینه‌سازی این فناوری، می‌توان به آینده‌ای امیدوار بود که در آن تولید سوخت و مواد شیمیایی بدون آسیب به محیط زیست انجام شود. این دستاورد علمی نه تنها به مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند بلکه افق‌های تازه‌ای را برای صنعت و جامعه جهانی به ارمغان می‌آورد.

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.