دراسة جديدة.. “أوراق اصطناعية” تعمل بالطاقة الشمسية لتنتج وقودا نظيفا للسيارات

طور علماء جامعة كامبريدج “ورقة اصطناعية” تعمل بواسطة أشعة الشمس على تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى إيثانول وبروبانول، يلغي هذا الابتكار الخطوة الوسيطة لإنتاج الغاز التخليقي ، مما يجعل التكنولوجيا أكثر عملية ويمهد الطريق لمستقبل مستدام خالٍ من الانبعاثات الكربونية، حيث طور الباحثون تقنية تعمل بالطاقة الشمسية تعمل على تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى وقود سائل يمكن إضافته مباشرةً إلى محرك السيارة كوقود يتم تسريبه.

سخر الباحثون قوة التمثيل الضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء وضوء الشمس إلى وقود متعدد الكربون – الإيثانول والبروبانول – في خطوة واحدة، تتميز هذه الأنواع من الوقود بكثافة طاقة عالية ويمكن تخزينها أو نقلها بسهولة.

على عكس الوقود الأحفوري ، فإن هذه الأنواع من الوقود الشمسي تنتج انبعاثات كربونية صافية صفرية ومتجددة تمامًا ، وعلى عكس معظم الإيثانول الحيوي ، فإنها لا تحول أي أرض زراعية بعيدًا عن إنتاج الغذاء.

في حين أن التكنولوجيا لا تزال على نطاق المختبر ، يقول الباحثون إن “أوراقهم الاصطناعية” هي خطوة مهمة في الانتقال بعيدًا عن الاقتصاد المعتمد على الوقود الأحفوري، نُشرت النتائج في مجلة  Nature Energy 

يوصف الإيثانول الحيوي كبديل أنظف للبنزين ، لأنه مصنوع من النباتات بدلاً من الوقود الأحفوري، وتعمل معظم السيارات والشاحنات على الطريق اليوم بالبنزين الذي يحتوي على ما يصل إلى 10٪ من الإيثانول (وقود E10)، الولايات المتحدة هي أكبر منتج للإيثانول الحيوي في العالم: وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية ، يتم استخدام ما يقرب من 45 ٪ من جميع الذرة المزروعة في الولايات المتحدة لإنتاج الإيثانول.

قال البروفيسور إروين ريزنر ، الذي قاد البحث: “الوقود الحيوي مثل الإيثانول هو تقنية مثيرة للجدل ، لأسباب ليس أقلها أنها تستهلك أراضٍ زراعية يمكن استخدامها في زراعة الغذاء بدلاً من ذلك”.

حتى الآن ، لم تكن هذه الأوراق الاصطناعية قادرة إلا على صنع مواد كيميائية بسيطة ، مثل غاز التخليط ، وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون الذي يستخدم لإنتاج الوقود ، والمستحضرات الصيدلانية ، والبلاستيك ، والأسمدة، ولكن لجعل التكنولوجيا أكثر عملية ، يجب أن تكون قادرة على إنتاج مواد كيميائية أكثر تعقيدًا مباشرةً في خطوة واحدة تعمل بالطاقة الشمسية.

الآن ، يمكن للورقة الاصطناعية أن تنتج مباشرة إيثانول وبروبانول نظيفين دون الحاجة إلى خطوة وسيطة لإنتاج غاز التخليق.

تمكن علماء آخرون من إنتاج مواد كيميائية مماثلة باستخدام الطاقة الكهربائية ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إنتاج مثل هذه المواد الكيميائية المعقدة بورقة اصطناعية باستخدام الطاقة من الشمس فقط.