“قفص الأقفاص” هو الطريقة التي وصف بها العلماء نوعًا جديدًا من المواد المسامية، الفريدة من نوعها في تركيبها الجزيئي، والتي يمكن استخدامها لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة الأكثر قوة.
تم تصنيع المادة في المختبر من قبل باحثين في المملكة المتحدة والصين، ويتم تصنيعها على خطوتين، حيث تقوم التفاعلات بتجميع اللبنات الأساسية لمنشور ثلاثي في أقفاص رباعية السطوح أكبر وأكثر تناسقًا، مما ينتج أول بنية جزيئية من هذا النوع. يقول الفريق.
المادة الناتجة، مع وفرة الجزيئات القطبية، تجذب وتحتفظ بالغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع تقارب قوي. كما أظهر أيضًا ثباتًا ممتازًا في الماء، وهو ما سيكون ضروريًا لاستخدامه في احتجاز الكربون في البيئات الصناعية، من تيارات الغاز الرطبة أو الرطبة.
“إنه اكتشاف مثير” قال مارك ليتل، عالم المواد في جامعة هيريوت وات في إدنبره والمؤلف الرئيسي للدراسة، “لأننا بحاجة إلى مواد مسامية جديدة للمساعدة في حل أكبر التحديات التي يواجهها المجتمع، مثل احتجاز وتخزين الغازات الدفيئة.
وعلى الرغم من عدم اختبارها على نطاق واسع، أظهرت التجارب المعملية أن المادة الجديدة التي تشبه القفص امتصت أيضًا كمية كبيرة من سادس فلوريد الكبريت (SF6)، والتي وفقا للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، هي أقوى غازات الدفيئة.
حيث CO2 يستمر في الغلاف الجوي لمدة 5 إلى 200 سنة، SF6 يمكن أن تستمر ما بين 800 إلى 3200 سنة. لذلك، حتى لو SF6 مستوياته في الغلاف الجوي أقل بكثير، وعمره الطويل للغاية يعطي SF6 إمكانية الاحتباس الحراري من حوالي 23500 مرة أن من CO2 مقارنة بـ 100 عام.
إزالة كميات كبيرة من SF6 وشارك2 من الغلاف الجوي، أو منعها من الدخول إليه، هو ما يتعين علينا القيام به بشكل عاجل للسيطرة على تغير المناخ.
ويقدر الباحثون أننا بحاجة إلى استخراج ما يقرب من 20 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون2 كل سنة لإلغاء انبعاثات الكربون المتزايدة باستمرار.
حتى الآن، تقوم استراتيجيات إزالة الكربون بإزالة الكربون تقريبًا 2 مليار طن سنويالكن الأشجار والتربة هي التي تقوم بعملها بشكل أساسي. فقط حول إزالة الكربون بنسبة 0.1%حوالي 2.3 مليون طن سنويًا، وذلك بفضل التقنيات الجديدة مثل الالتقاط المباشر للهواء، والذي يستخدم مواد مسامية لامتصاص ثاني أكسيد الكربون.2 من الجو.
الباحثون مشغولون تصميم مواد جديدة لتحسين التقاط الهواء المباشر لجعله أكثر كفاءة وأقل استهلاكًا للطاقة، ويمكن أن تكون هذه المادة الجديدة خيارًا آخر. ولكن لتجنب أسوأ تأثيرات تغير المناخ، يتعين علينا أن نعمل على الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة بشكل أسرع مما تستطيع هذه التكنولوجيات الناشئة تحقيقه حاليا.
ومع ذلك، يجب علينا أن نفعل كل ما في وسعنا لمكافحة هذه المشكلة العالمية. ومع ذلك، فإن إنشاء مادة بهذا التعقيد الهيكلي لم يكن بالأمر السهل، حتى لو قامت الجزيئات الأولية بتجميع نفسها تقنيًا.
تسمى هذه الاستراتيجية التجميع الذاتي فوق الجزيئي. ويمكنها إنتاج هياكل متداخلة كيميائيًا من وحدات بناء أبسط، لكن هذا يتطلب بعض التعديل لأن “أفضل ظروف التفاعل غالبًا ما لا تكون واضحة بشكل حدسي”، وفقًا لما ذكره ليتل وزملاؤه. شرح في مقالهم المنشور.
كلما كان الجزيء النهائي أكثر تعقيدًا، كلما أصبح تصنيعه أكثر صعوبة، وقد يحدث “تخليط” جزيئي أكثر في هذه التفاعلات.
لفهم هذه التفاعلات الجزيئية غير المرئية بشكل أفضل، استخدم الباحثون عمليات المحاكاة للتنبؤ بكيفية تجميع جزيئاتهم البادئة في هذا النوع الجديد من المواد المسامية. لقد أخذوا في الاعتبار هندسة الجزيئات الأولية المحتملة، بالإضافة إلى الاستقرار الكيميائي والصلابة للمنتج النهائي.
بالإضافة إلى قدرته على امتصاص الغازات الدفيئة، كما يقول الباحثون يقترح ويمكن أيضًا استخدام المواد الجديدة لإزالة الأبخرة السامة الأخرى من الهواء، مثل المركبات العضوية المتطايرة، والتي تتحول بسهولة إلى أبخرة أو غازات من الأسطح، بما في ذلك داخل السيارات الجديدة.
وقال ليتل: “إننا نعتبر هذه الدراسة خطوة مهمة نحو فتح مثل هذه التطبيقات في المستقبل”. قال.
ونشرت الدراسة في التوليف الطبيعي.
