ويقول العلماء إن نصف رطل من هذا الغبار يمكنه إزالة كمية من ثاني أكسيد الكربون من الهواء تعادل ما تزيله الشجرة

يمكن لشجرة كبيرة نموذجية أن تمتص بقدر ما 40 كيلوجرامًا من ثاني أكسيد الكربون من الهواء خلال عام . الآن، يقول العلماء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي إنهم يستطيعون القيام بنفس المهمة بأقل من نصف رطل من المسحوق الأصفر الرقيق.

تم تصميم الغبار لاحتجاز الغازات الدفيئة في مسامه المجهرية ثم إطلاقه عندما يكون جاهزًا للاختباء في مكان ما حيث لا يمكنه المساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري. وفي الاختبارات، كانت المادة لا تزال في حالة جيدة بعد 100 دورة من هذا القبيل، وفقًا لما ذكره موقع engadget دراسة نشرت الاربعاء في مجلة الطبيعة .

وقال “إنه يعمل بشكل رائع”. عمر ياغيل كيميائية شبكية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي والمؤلف الرئيسي للدراسة. وأضاف: “بناءً على استقرار المادة وسلوكها في الوقت الحالي، نعتقد أنها ستمر بآلاف الدورات”.

يمكن استخدام المسحوق، المسمى COF-999، في نوع محطات التقاط الهواء المباشرة واسعة النطاق التي يتم تشغيلها لتقليل كمية الكربون في الغلاف الجوي.

ووفقا للعلماء، من الضروري إبقاء تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أقل من 450 جزءا في المليون للحد من ظاهرة الاحتباس الحراري بما لا يتجاوز درجتين مئويتين فوق مستويات ما قبل الصناعة ومنع بعض العواقب الوخيمة لتغير المناخ. تشير القياسات التي تم إجراؤها في مرصد مونا لوا في هاواي إلى أن مستويات ثاني أكسيد الكربون موجودة حاليًا 423 جزء في المليون.

وقال ياغي، وهو أيضًا كبير العلماء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: “عليك أن تأخذ ثاني أكسيد الكربون من الهواء، ولا توجد طريقة للتغلب عليه”. معهد بكار للمواد الرقمية من أجل الكوكب. “حتى لو توقفنا عن انبعاث ثاني أكسيد الكربون، فلا يزال يتعين علينا إخراجه من الهواء. “ليس لدينا خيارات أخرى.”

كلاوس لاكنرالمدير المؤسس لل مركز انبعاثات الكربون السلبية من جامعة ولاية أريزونا، اتفق على أن الالتقاط المباشر للهواء سيصبح أداة مهمة لعزل الكربون وتبريد الكوكب بمجرد التغلب على العقبات الرئيسية. وقال إن التقدم الذي حققته الدراسة الجديدة قد يساعد.

وقال لاكنر، الذي لم يشارك في البحث: “إنهم يفتحون الباب أمام عائلة جديدة من الأساليب”.

وقال قائد الدراسة زيهوي تشو، وهو كيميائي مواد يعمل على درجة الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، إنه عند النظر إلى الغبار تحت المجهر الإلكتروني الماسح، فإنه يشبه كرات السلة الصغيرة التي تحتوي على مليارات الثقوب.

وترتبط هذه الهياكل ببعضها البعض من خلال أقوى الروابط الكيميائية في الطبيعة، بما في ذلك تلك التي تحول ذرات الكربون إلى الماس. وترتبط بالسقالات مركبات تسمى الأمينات.

عندما يتدفق الهواء عبر الهياكل، فإن معظمه مكوناته تمر دون عائق. لكن الأمينات، وهي أساسية، تلتصق بثاني أكسيد الكربون، وهو حمضي.

ستبقى جزيئات ثاني أكسيد الكربون هذه ثابتة حتى يطلقها العلماء عن طريق تطبيق الحرارة. يمكنهم بعد ذلك تنظيفها بالمكنسة الكهربائية للتخزين، على الأرجح ضخهم في أعماق الأرضقال تشو.

بمجرد إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغبار، يمكن أن تبدأ العملية برمتها مرة أخرى.

ولاختبار قدرات إزالة الكربون لـ COF-999، قام الباحثون بتعبئة المسحوق في أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ بحجم القشة وعرضوه للهواء الطلق في بيركلي لمدة 20 يومًا متواصلة.

عند دخول الأنبوب، احتوى هواء بيركلي على ثاني أكسيد الكربون بتركيزات تتراوح من 410 جزء في المليون إلى 517 جزء في المليون. وقال تشو إنه عندما خرج إلى الجانب الآخر، لم يتمكن العلماء من اكتشاف أي ثاني أكسيد الكربون.

يتمتع المسحوق بالعديد من المزايا مقارنة بالمواد الأخرى، وفقًا لمبتكريه.

يزيد تصميمه المسامي من مساحة سطحه، مما يعني المزيد من الأماكن للاحتفاظ بجزيئات ثاني أكسيد الكربون. وقال تشو إنه نتيجة لذلك، فإنه يلتقط ثاني أكسيد الكربون بمعدل “أسرع بعشر مرات على الأقل” من المواد الأخرى المستخدمة لالتقاط الهواء المباشر.

وأضاف ياغي أن أعضاء الفريق واصلوا إجراء التحسينات وهم في طريقهم لمضاعفة قدراتهم في العام المقبل.

وهناك ميزة أخرى تتمثل في أن COF-999 سوف يخفف من قبضته على ثاني أكسيد الكربون عند تسخينه إلى حوالي 140 درجة فهرنهايت. وقال تشو إنه يجب تسخين المواد المماثلة إلى 250 درجة فهرنهايت لاستخراج الكربون.

المسحوق أيضًا يدوم لفترة أطول. وقال تشو إن الفريق اختبر نسخة أحدث استمرت لمدة 300 دورة قبل انتهاء التجربة.

وقال لاكنر إنها علامة واعدة.

وقال: “إن الخروج من 100 دورة وعدم رؤية أي تدهور يشير إلى أنه يمكنك القيام بآلاف الدورات”. “لا نعرف ما إذا كان بإمكانك الحصول على مئات الآلاف من الدورات.”

وقال تشو إن تنفيذها على نطاق صناعي سيتطلب تصميم نوع من الصناديق المعدنية الكبيرة التي يمكن للهواء المرور من خلالها دون إزالة كل الغبار. ويجب تجميع هذه الصناديق بكميات تذكرنا بمصانع الكيماويات أو الزيوت الحديثة.

تقوم الهياكل الشاهقة من المراوح والصواني بالتقاط ثاني أكسيد الكربون داخل مصنع لالتقاط الهواء المباشر في تريسي، كاليفورنيا، والذي تم افتتاحه العام الماضي.

(بول كورودا / للتايمز)

وقال ياغي إن نسخة من COF-999 يمكن أن تكون جاهزة لمحطات التقاط الهواء المباشرة في غضون عامين. ولم يتمكن من تقدير تكلفة الإنتاج بكميات كبيرة، لكنه قال إن الأمر لا يتطلب أي مواد باهظة الثمن أو غريبة.

أسس ياغي شركة مقرها في إيرفين أتوكولتسويق أبحاثها حول احتجاز الكربون والتكنولوجيات الأخرى. ساعدت أتوكو في تمويل الدراسة الجديدة. (ومن بين الداعمين الماليين الآخرين معهد بكار ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية).

بالإضافة إلى ذلك، قدمت جامعة كاليفورنيا في بيركلي طلب براءة اختراع لـ COF-999، والذي يحمل أسماء المخترعين ياغي وتشو.

وقال لاكنر إن عملية الالتقاط الجوي المباشر بأكملها يجب أن تكون “أرخص بعشر مرات مما هي عليه الآن” قبل أن يكون لها تأثير حقيقي على البيئة. مئات المليارات من الأطنان من ثاني أكسيد الكربون التي يود العلماء إزالتها من الغلاف الجوي.

من شأن المواد الأكثر كفاءة في جمع ثاني أكسيد الكربون أن تساعد، لكن لاكنر قال إنه يقضي وقتًا أطول في القلق بشأن مشاكل مثل الحرارة المفقودة عندما ترتفع درجات الحرارة لجمع الكربون حتى يمكن حقنه تحت الأرض.

وقال: “هناك الآلاف من الأشياء التي تدخل في هذا”.