تبدیل دی اکسید کربن هوا به سوخت متانول

محققان برای نخستین بار نشان دادند که می توان دی اکسید کربن هوا را با استفاده از یک کاتالیزور همگن به طور مستقیم به متانول CH3OH تبدیل کرد.

به گزارش پایگاه اینترنتی فیزدات اورگ، این روش دو مزیت دارد: دی اکسید کربن هوا کاهش می یابد و از دیگر سو، می توان متانول را به عنوان سوخت جایگزین بنزین به کار برد.

'سوریا پراکاش' استاد شیمی داشگاه کالیفرنیای جنوبی به همراه 'جورج اولاح' برنده جایزه نوبل و استاد این دانشگاه، هدایت تحقیق درباره فرآیند تبدیل دی اکسید کربن به متانول را که گزارش آن در تازه ترین شماره Journal of the American Chemical Society منتشر شد، به عهده داشتند.
پراکاش به فیز دات اورگ گفت: جذب دی اکسید کربن و تبدیل مستقیم آن به متانول با استفاده از هیدروژن مولکولی در یک ظرف واحد تاکنون انجام نشده بود.

از چند سال گذشته، شیمیدان ها در حال تحقیق درباره راه های مختلف تبدیل دی اکسید کربن به فرآورده های مفید هستند. برای مثال، به کارگیری دی اکسید کربن با گاز هیدروژن که بتواند متانول، متان و یا فورمیک اسید تولید کند. از میان این فرآورده ها، متانول از جذابیت خاصی برخوردار است زیرا به عنوان یک جایگزین سوختی، در سلول های سوختی و برای ذخیره هیدروژن کاربرد دارد.

متانول مولفه اصلی بسیاری از ترکیبات بزرگتر از جمله اتیلن و پروپلین است که برای تولید پلاستیک و سایر فرآورده ها به کار می روند، از این رو، صنعت شیمی هم اکنون سالانه بیش از 70 میلیون تن متانول تولید می کند.

فاکتور اصلی در فرآیند تبدیل دی اکسید کربن به متانول یافتن یک کاتالیزور همگن خوب است که وجود آن برای تسریع در واکنش های شیمیایی به گونه ای که موجب تسریع در دستیابی به متانول شود، ضرورت دارد.

مشکل این است که این واکنش ها به دمای بالا حدود 150 درجه سانتیگراد نیاز دارند و گرما در اغلب موارد موجب غیرفعال شدن کاتالیست ها می شود.

در تحقیق جدید، پژوهشگران از یک کاتالیزور پایدار مبتنی بر روتنیوم فلزی استفاده کردند که در دمای بالا غیرفعال نمی شود. قابلیت پایداری این کاتالیزور امکان استفاده مکرر از آن را برای تولید مستمر متانول فراهم می کند.

به گفته پراکاش، تولید کاتالیزورهای همگن پایدار برای تبدیل دی اکسید کربن به متانول یک چالش بود. بیشتر کاتالیزورها در مرحله فورمیک اسید متوقف می شدند . علاوه بر این، ما به کاتالیزوری نیاز داشتیم که بتواند کاربامات ها و یا خانواده آلکیل آمونیوم بی کربنات را به طور مستقیم به متانول تبدیل کند که موفق شدیم با کاتالیزور خود به هر دو مورد دست یابیم.

پژوهشگران با استفاده از کاتالیزور جدید به علاوه چند ترکیب دیگر نشان دادند که بالغ بر 79 درصد از دی اکسید کربن جذب شده از هوا را می توان به متانول تبدیل کرد. در ابتدا، متانول با آب مخلوط است، اما با تقطیر به راحتی می توان آن را جدا کرد.

گام بعدی دست اندرکاران این مطالعه، این است که دمای لازم برای عمل کاتالیزور را کاهش دهند تا کارآیی آن افزایش یابد.

محققان امیدوارند دستاورد آنها بتواند روزی به یک 'اقتصاد متانول' منجر شود که در آن ذخیره سوخت و انرژی بر محور متانول خواهد بود.

در طبیعت، کربن همواره میان اتمسفر، اقیانوس ها و ارگانیسم های زنده در حال تبدیل، بازیافت و بازمصرف است، اما طبیعت نمی تواند کربن حاصل از سوخت های فسیلی را با همان سرعتی که انسان ها این قبیل سوخت ها را می سوزانند، بازیافت و تبدیل کند. در این میان کاری که انسان می تواند انجام دهد، این است که بخشی از دی اکسید کربن منتشر شده را به منابع انرژی همچون متانول تبدیل کند.