پژوهشگران چینی روشی خورشیدی را توسعه داده اند که با استفاده از کربن دی اکسید و آب، اجزای پایه بنزین را تولید می کند؛ روشی که از فرآیند طبیعی فتوسنتز الهام گرفته است.

به گزارش ایسنا، گروهی از دانشمندان چینی از دستیابی به روشی نوآورانه خبر داده اند که با بهره گیری از نور خورشید، کربن دی اکسید و آب را به مواد شیمیایی ارزشمند، از جمله اجزای بنیادی بنزین تبدیل می کند. این دستاورد گامی مهم در مسیر تولید سوخت های پایدار به شمار می رود.

به نقل از آی ای، این رویکرد با الهام از فتوسنتز که فرآیندی است که گیاهان برای تبدیل نور خورشید، آب و کربن دی اکسید به انرژی به کار می برند، طراحی شده و هدف آن ارائه راهکاری پاک تر و پایدارتر برای تولید سوخت است.

پژوهشگران که از آکادمی علوم چین و دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ هستند، ماده ای ویژه طراحی کرده اند که قادر است مقدار اندکی انرژی الکتریکی را ذخیره کند؛ قابلیتی که بازده واکنش های شیمیایی لازم برای تبدیل کربن دی اکسید به ترکیبات مفید را به طور چشمگیری افزایش می دهد.

با ترکیب این سامانه با کاتالیزورهایی که کربن دی اکسید را به مواد شیمیایی مختلف تبدیل می کنند، پژوهشگران موفق به تولید کربن مونوکسید با انرژی خورشیدی شدند. این ماده میانی می تواند در مراحل بعدی به سوخت تبدیل شود و گزینه ای بالقوه برای صنایعی باشد که به سختی قابل برقی سازی هستند، از جمله هوانوردی و کشتیرانی.

این گروه در مقاله ای که هفته گذشته در مجله علمی معتبر Nature Communications منتشر شد، اعلام کرد که روش آن ها یک راهبرد الهام گرفته از زیست شناسی برای ذخیره بار الکتریکی ارائه می دهد که کاهش نوری کربن دی اکسید را به شکل کارآمد ممکن می سازد. به گفته آن ها، این رویکرد مسیری عمومی برای تولید سوخت های خورشیدی فراهم می کند و شکاف مهم میان انرژی های تجدیدپذیر و کاربردهای صنعتی پرمصرف را پر می کند.

به گفته پژوهشگران، علاقه به تبدیل کربن دی اکسید با کمک نور یا فوتوکاتالیز به عنوان روشی امیدبخش برای کاهش هم زمان انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش فشار بر منابع طبیعی در حال افزایش است. یکی از جذاب ترین کاربردهای این فناوری، تولید سوخت های خورشیدی است؛ سوخت های مصنوعی که با استفاده از نور خورشید تولید می شوند و از نظر ساختار شباهت زیادی به سوخت های فسیلی دارند و می توانند با زیرساخت های فعلی سوخت رسانی سازگار باشند.

در این فرآیند، کربن دی اکسید ابتدا به ترکیبات واسطه ای مانند کربن مونوکسید تبدیل می شود و سپس می توان آن را به هیدروکربن های مایع تبدیل کرد؛ مسیری بالقوه برای تولید سوخت های پایدار، بدون نیاز به بازطراحی کامل سیستم های انرژی کنونی.

در تولید سوخت خورشیدی، جایگزین کردن مواد مصرف شونده شیمیایی با آب بهترین راه حل محسوب می شود، اما این کار نیازمند اتصال چندین واکنش شیمیایی پیچیده، از جمله اکسیداسیون آب و کاهش کربن دی اکسید است. طبیعت این فرآیندها را با بازدهی شگفت انگیزی انجام می دهد؛ به کمک مولکولی که به طور موقت الکترون های تولید شده توسط نور را ذخیره کرده و انتقال انرژی را تسهیل می کند.

با الهام از این سازوکار طبیعی، پژوهشگران مکانیزمی مشابه برای ذخیره بار الکتریکی در یک سامانه فتوسنتز مصنوعی پیاده سازی کردند تا کارایی گیاهان در تبدیل انرژی خورشیدی به واکنش های شیمیایی را بازسازی کنند.

در همین راستا، گروه تحقیقاتی ماده ای از تری اکسید تنگستن اصلاح شده با نقره طراحی کرد که می تواند هنگام تابش نور الکترون ها را ذخیره کرده و در زمان نیاز آزاد کند. آن ها گزارش دادند که عملکرد این ماده با سامانه هایی که از مواد مصرف شونده آلی استفاده می کنند، برابری می کند و در ترکیب با کاتالیزورهای مختلف، کاربردپذیری گسترده ای دارد.

آزمایش این ماده زیر نور خورشید نشان داد که نور طبیعی نیز قادر به فعال سازی واکنش است؛ موضوعی که مسیر را برای کاربردهای واقعی سوخت خورشیدی هموار می کند. پژوهشگران تأکید کردند که این رویکرد، بدون نیاز به مواد مصرف شونده ناپایدار، یک اصل طراحی انعطاف پذیر برای ساخت سامانه های فوتوکاتالیزوری مستقل و کارآمد ارائه می دهد.