کربن تغییر یافته می تواند راه حل جدیدی برای تولید پایدار در آینده باشد

محققان دانشکده مهندسی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس فرآیندی دو مرحله ای برای تبدیل دی اکسید کربن به مواد کربنی با ارزش ابداع کرده اند. این کربن اصلاح شده را می توان در صنایع غذایی، پلاستیک و سایر کالاهای شیمیایی استفاده کرد.

بر اساس مقاله ای که در مجله Nature Chemical Engineering منتشر شده است، فرآیند دو مرحله ای الکترولیز دی اکسید کربن می تواند استات و اتیلن تولید کند. استات ماده ای نزدیک به اسید استیک یا سرکه است و می تواند در محصولات مبتنی بر فرآیندهای بیولوژیکی استفاده شود. اتیلن همچنین یکی از پرکاربردترین ترکیبات در پلاستیک و سایر پلیمرها است.

این الکترولیز دو مرحله ای در حال حاضر می تواند روزانه یک کیلوگرم کربن اصلاح شده با غلظت و خلوص بالا تولید کند. این عدد 1000% بیشتر از تلاش های قبلی است. بنابراین، محققان می گویند که اختراع آنها می تواند به مقیاس صنعتی برسد و به یک فناوری تجاری تبدیل شود.

هنوز راه درازی تا تبدیل شدن این فناوری به راه حلی مناسب برای گرم شدن کره زمین باقی مانده است، اما این دستاورد نشان دهنده گام مهمی در افزایش مقیاس است. چالش های بزرگ فقط به اندازه سیستم مربوط نمی شود. مهندسان باید بتوانند راهی را بیابند که از طریق آن بتوان محصولات را از هم جدا کرد. ملاحظات دما و حمل و نقل نیز باید در نظر گرفته شود تا عملکرد این فناوری تحت تأثیر قرار نگیرد.

تکنولوژی کربن اصلاح شده

کار فعلی محققان بر اساس پیشرفت های کوچک قبلی در الکترولیز دی اکسید کربن است. فناوری دو مرحله ای آنها در واقع از یک الکترولیز کربن دی اکسید و یک الکترولیز مونوکسید کربن (CO) تشکیل شده است. این دو راکتور الکتروشیمیایی به طور متناوب کار می کنند: ابتدا دی اکسید کربن₂ به دی اکسید کربن و سپس دی اکسید کربن به محصولات هیدروکربنی.

وجود دو مرحله سیستم را در تولید مواد خاص بسیار کارآمد می کند. محققان توانستند این سیستم را بیش از 125 ساعت فعال نگه دارند که نشان دهنده پایداری آن است. در این زمان 98 لیتر استات با غلظت بالا و خلوص 96 درصد تولید شد.

این سیستم علاوه بر راندمان تولید بالا می تواند مقاومت خود را در برابر آلودگی های صنعتی حفظ کند. این یک مزیت مهم در کاربردهای واقعی و مقیاس های بزرگ است. زیرا توانایی سیستم را برای حفظ عملکرد خود در مواجهه با چالش های محیط صنعتی تضمین می کند.

افزایش قیمت مواد غذایی در صنایع منجر به افزایش قیمت بسیاری از مواد اولیه برای محصولات مبتنی بر بیوتکنولوژی شده است. به عنوان مثال، قند در این فرآیندها مورد نیاز میکروب ها است. فناوری کربن اصلاح شده می تواند قیمت این محصولات را کاهش دهد. دی اکسید کربن آزاد شده در طی فرآیند تولید شکر نیز حذف خواهد شد.

علاوه بر این، کارخانه ها می توانند یک چرخه بسته دی اکسید کربن ایجاد کنند. یعنی مثلاً با گرفتن کربن تولید شده توسط میکروب ها، از آن قند درست می کنند و این قند را پس می دهند تا میکروب های نسل بعدی را تغذیه کند.