Chaguo
Ukibadilisha CO2 kuwa gesi ya awali, unapata malighafi yenye thamani kwa tasnia ya kemikali. Watafiti katika TU Wien wanaonyesha jinsi hii inavyofanya kazi hata kwenye joto la kawaida na shinikizo la mazingira.
Yeyote anayefikiria CO2 labda atafikiria haraka maneno kama vile hatari kwa hali ya hewa au bidhaa taka. Wakati CO2 ilikuwepo kwa muda mrefu - bidhaa safi ya taka - michakato zaidi na zaidi inatengenezwa ambayo gesi chafu inaweza kubadilishwa kuwa malighafi ya thamani. Kemia basi inazungumza juu ya "kemikali zilizoongezwa thamani". Nyenzo mpya inayowezesha hili ilitengenezwa katika Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Vienna na kuwasilishwa hivi karibuni katika jarida la Kemia ya Mawasiliano.
Kikundi cha utafiti cha Dominik Eder kilitengeneza nyenzo mpya ambayo hurahisisha ubadilishaji wa CO2. Hizi ni MOCHA - hizi ni misombo ya chalcogenolate ya organometallic ambayo hutumika kama vichocheo. Matokeo ya ubadilishaji wa elektroni ni gesi ya awali, au syngas kwa kifupi, ambayo ni malighafi muhimu kwa sekta ya kemikali.
CO2 inakuwa gesi ya awali
Syngas ni mchanganyiko wa monoksidi kaboni (CO), hidrojeni (H2) na gesi zingine na hutumika kama malighafi kwa vitu vingine. Moja ya mashamba muhimu zaidi ya maombi ni uzalishaji wa mbolea, ambayo amonia huzalishwa kutoka kwa gesi ya awali. Walakini, inaweza pia kutumika kwa utengenezaji wa mafuta kama vile dizeli au kwa utengenezaji wa methanoli, ambayo hutumiwa katika seli za mafuta. Kwa kuwa uchimbaji wa CO2 kutoka angani unatumia nishati nyingi, inaleta maana kutoa CO2 kutoka kwa mimea ya viwandani. Kutoka hapo inaweza kutumika kama nyenzo ya kuanzia kwa kemikali mbalimbali.
Hata hivyo, mbinu za awali zinahitaji joto la juu na shinikizo pamoja na vichocheo vya gharama kubwa. Kwa hivyo watafiti wa Viennese walitafuta vichochezi ambavyo syngas inaweza pia kuzalishwa kwa joto la chini na shinikizo la mazingira. "MOCHA hufanya kazi tofauti na vichochezi vilivyotumika hadi sasa: Badala ya joto, umeme hutolewa ili kuwezesha kichocheo na kuanzisha ubadilishaji wa CO2 kuwa gesi ya awali," anaelezea Kiongozi wa Kikundi cha Junior Dogukan Apaydin, ambaye anasimamia mbinu za uongofu wa CO2 katika tafiti za vikundi vya utafiti.
MOCHA kama wasuluhishi wa matatizo
MOCHA huunda darasa la nyenzo ambazo zilitengenezwa karibu miaka 20 iliyopita, lakini bado hazijapata matumizi yoyote. Nyenzo za mseto za kikaboni-isokaboni zimepata umaarufu tu katika miaka ya hivi karibuni. Watafiti wa TU walitambua uwezo wa MOCHA kama vichocheo na wakafanya majaribio nao kwa mara ya kwanza. Hata hivyo, walikabiliwa na matatizo kadhaa: Mbinu za awali za awali zilizalisha tu kiasi kidogo cha bidhaa na zilihitaji muda mwingi. "Kwa kutumia mbinu yetu ya usanisi, tuliweza kuongeza kwa kiasi kikubwa kiasi cha bidhaa na kufupisha muda kutoka saa 72 hadi tano," anaelezea Apaydin mchakato wa kutengeneza riwaya kwa MOCHAs.
Majaribio ya kwanza yalionyesha kuwa utendaji wa kichocheo wa MOCHA katika uzalishaji wa gesi ya awali kutoka CO2 unalinganishwa na ule wa vichocheo vilivyoanzishwa hapo awali. Kwa kuongezea, zinahitaji nishati kidogo kwani majibu yote yanaweza kufanywa kwa joto la kawaida. Kwa kuongeza, MOCHA zimethibitisha kuwa imara sana. Wanaweza kutumika katika vimumunyisho tofauti, kwa joto tofauti, au chini ya hali tofauti za pH, na kuhifadhi sura yao hata baada ya catalysis.
Walakini, kuna baadhi ya vigezo ambavyo timu karibu na Dogukan Apaydin na mwanafunzi wa udaktari Hannah Rabl bado wanatafiti. Kutumia elektrodi sawa mara nyingi kutoa nishati katika mfumo wa sasa kunaonyesha kushuka kidogo kwa utendakazi. Jinsi muunganisho kati ya MOCHA na elektrodi unavyoweza kuboreshwa zaidi ili kuzuia kushuka huku kwa utendakazi sasa unafanyiwa utafiti katika majaribio ya muda mrefu. "Bado tuko katika hatua ya awali ya kutuma maombi," Dogukan Apaydin anasema. "Ninapenda kulinganisha hii na mifumo ya jua, ambayo miaka 30 iliyopita ilikuwa ngumu zaidi na ghali kuizalisha kuliko ilivyo leo. Pamoja na miundombinu sahihi na utashi wa kisiasa, hata hivyo, MOCHA pia inaweza kutumika sana katika siku zijazo katika ubadilishaji wa CO2 kuwa gesi ya awali na hivyo kutoa mchango wao katika ulinzi wa hali ya hewa," Apaydin ana hakika.
