المصانع العائمة بالأوراق الصناعية يمكنها إنتاج الوقود الأخضر للطائرات والسفن | انبعاثات غازات الاحتباس الحراري

من الممكن أن يتم تشغيل المصانع العائمة الآلية التي تصنع نسخًا صديقة للبيئة من البنزين أو الديزل قريبًا، وذلك بفضل العمل الرائد في جامعة كامبريدج. يقول الباحثون إن النظام الثوري سينتج وقودًا صافيًا صفرًا يحترق دون خلق انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المشتقة من الحفريات.

يعتمد مشروع كامبريدج على ورقة اصطناعية عائمة تم تطويرها في الجامعة ويمكنها تحويل ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى وقود صناعي. وتعتقد المجموعة أن هذه الأجهزة الرقيقة والمرنة يمكن استغلالها ذات يوم على نطاق صناعي.

وقال إروين ريزنر، أستاذ الطاقة والاستدامة في جامعة كامبريدج، إن “الألواح الشمسية ممتازة في توليد الكهرباء وتساهم بشكل كبير في وصول العالم إلى تطلعاته الصافية الصفرية”. “لكن استخدام ضوء الشمس لإنتاج أنواع الوقود غير الأحفوري التي يمكن حرقها بواسطة السيارات أو السفن يأخذ الأمور إلى مرحلة أبعد.”

ويتصور رايزنر وزملاؤه استغلال هذه التكنولوجيا لبناء سجاد من أوراق اصطناعية تطفو على البحيرات ومصبات الأنهار، واستخدام ضوء الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى مكونات البنزين وأنواع الوقود الأخرى. وقال ريزنر: “النقطة الحاسمة هي أننا لا نقوم بإزالة الكربون من الاقتصاد من خلال تقنيات مثل هذه”. “لا يزال الكربون مكونًا رئيسيًا. ما نقوم به هو “نزع احجار” الاقتصاد. ولن نعود بعد الآن نحرق المصادر القديمة للكربون ــ الفحم والنفط والغاز ــ ونضيف الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي إلى الغلاف الجوي، وهي العملية التي تلحق ضرراً كبيراً في الوقت الحاضر.

الورقة الاصطناعية التي تم إنشاؤها في كامبريدج مستوحاة من النباتات التي تستخدم عملية التمثيل الضوئي لإنتاج الغذاء. يتكون النموذج الأولي من ماصات الضوء الكيميائية والمحفزات التي تحول ثاني أكسيد الكربون والماء إلى خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. ويعرف هذا المزيج صناعياً بالغاز الاصطناعي وهو وسيط في إنتاج العديد من المواد الكيميائية والوقود.

لقد كانت خطوة أولى حاسمة. لكن الجهاز يتكون من أقسام زجاجية مرهقة وطلاءات واقية. كانت هناك حاجة إلى تحسينات، وقد تم إجراؤها من خلال استغلال أكاسيد فلزية رقيقة ومواد تسمى البيروفسكايت لإنشاء أجهزة مغطاة بطبقات طاردة للماء بسماكة ميكرومتر. وكانت النتيجة جهازًا فعالًا للغاية ولكن غير ضخم يبلغ سمكه ملليمترًا ويغطي مساحة قدرها 100 سنتيمتر مربع، مثل ورقة الشجر قليلاً.

وتنتج الورقة الاصطناعية، التي تطفو على الماء، الهيدروجين وأول أكسيد الكربون. قال رايزنر: “الأهم من ذلك أننا نستخدم ضوء الشمس لتشغيل هذه التحولات”. “وقد تم بالفعل استخدام المواد الكيميائية التي نصنعها بهذه الطريقة لتصنيع المواد الأولية، على الرغم من أن الوقود – مثل الديزل أو البنزين – هو الذي نريد استهدافه حقًا. أحد الأهداف هو إنتاج الكيروسين الأخضر المستدام لسوق الطيران.

السفن هي هدف آخر. يتم نقل حوالي 80% من التجارة العالمية بواسطة سفن الشحن التي تحرق الوقود الأحفوري وتشكل انبعاثاتها أكثر من 3% من إجمالي الناتج الصناعي العالمي لثاني أكسيد الكربون. إن استبدال وقودهم ببديل أخضر فعال من شأنه أن يلعب دوراً كبيراً في المساعدة في المعركة ضد ظاهرة الاحتباس الحراري.

الميزة الحاسمة لهذه التكنولوجيا هي حقيقة أنها تطفو وبالتالي لا تشغل مساحات كبيرة من الأراضي اللازمة للمحاصيل والغابات. وأضاف: “الطاقة النظيفة واستخدام الأراضي لن يتنافسا مع بعضهما البعض”.

ويمكن للمزارع العائمة من أوراق الوقود الشمسي أن تغذي المستوطنات والجزر الساحلية، وتستغل المياه في البرك الصناعية وقنوات الري.

وقال ريزنر: “يمكنك طي هذه الأجهزة ووضعها في أي مكان تريده تقريبًا”. “إنهم مرنون بشكل خيالي.”

وقد أنشأ الفريق الآن شركة ناشئة لتسويق هذه الاختراعات. وقال رايزنر: “لقد أخذنا علم هذه الأنظمة إلى أقصى حد ممكن، والأمر الآن متروك للمهندسين لتوسيع نطاقها بحيث يمكن استخدامها على نطاقات كبيرة بما يكفي ليكون لها تأثير على انبعاثات الكربون”. مراقب.

“نحن بحاجة إلى أخذ الكيمياء الشمسية من المختبر ونقلها إلى مستوى صناعي واسع النطاق، وهذا سيتطلب استثمارات بملايين الجنيهات.”