Language
Country/Area
No result found
مستقبل التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون: كيفية تحويل الغاز المهدر إلى مواد كيميائية مفيدة؟
وفقًا لأحدث الأبحاث، لا يمكن لـ CO2RR إنتاج مركبات مثل حمض الفورميك (HCOO-) وأول أكسيد الكربون (CO) والميثان (CH4) والإيثيلين (C2H4) والإيثانول (C2H5OH) فحسب، بل يوفر أيضًا للشركات مسارات متطابقة وخالية من الكربون تقريبًا. وقد جذب تطوير هذه التقنية انتباه العديد من الشركات، بما في ذلك شركة Siemens، وشركة Dioxide Materials، وشركة Twelve، وشركة GIGKarasek، ودخلت المرحلة التجريبية في عام 2021.
"إن التحديات الرئيسية تتمثل في التكلفة المرتفعة نسبيا للكهرباء وحقيقة أن ثاني أكسيد الكربون يختلط عادة بالأكسجين، والذي يحتاج إلى تنقيته قبل الاختزال."
يمكن إرجاع تاريخ الاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون إلى القرن التاسع عشر، عندما تم استخدام كاثودات الزنك لاختزال ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون. ومع ذلك، تسارعت وتيرة الأبحاث في ثمانينيات القرن العشرين مع تأثير حظر النفط في سبعينيات القرن العشرين. يتم حاليًا تطوير العديد من أنظمة التحليل الكهربائي المتقدمة القادرة على التقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء أو استخدام قواعد قوية ومواد ماصة تعتمد على الأمين لاستخراج ثاني أكسيد الكربون وإجراء عملية اختزال مع استهلاك طاقة منخفض نسبيًا.
في هذه العملية، يعد اختيار المحفز أمرا حاسما. تتمتع المحفزات المعدنية المختلفة بانتقائية مختلفة لإنتاج منتجات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن لمحفزات النحاس إنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات المختزلة مثل الميثان أو الإيثيلين أو الإيثانول، في حين تفضل محفزات أخرى مثل القصدير أو البزموت إنتاج حمض الفورميك. وفي الصناعة، يتم بالفعل إنتاج بعض المواد الكيميائية، مثل اليوريا والميثانول، باستخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة خام.
إمكانية استخراج المواد الكيميائية من ثاني أكسيد الكربون"يعتبر تكوين المحفز أمرًا بالغ الأهمية لأداء الإلكتروليت، ويعتبر قطب انتشار الغاز هو المفتاح لتحسين الإنتاجية."
أثناء عملية التمثيل الضوئي، تصبح النباتات قادرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات، والتي توفر المواد الخام للعديد من المسارات الحيوية. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض التحديات التي تواجه تبني هذه التقنية على المستوى الصناعي. في الوقت الحاضر، لم يتم تسويق العديد من تقنيات الاختزال الكهروليتي حتى الآن، وخاصة الخلايا الكهروليتية التي تعمل في درجة حرارة الغرفة، والتي لا تزال تتطلب المزيد من الاختراقات التكنولوجية. وبدلاً من ذلك، تتمكن أجهزة التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب (SOECs) من تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون بكفاءة في درجات حرارة مرتفعة، وهي متوفرة تجارياً.
تكمن جاذبية تقنية التخفيض بالتحليل الكهربائي في قدرتها على الاندماج مع الطاقة المتجددة لتقليل انبعاثات الكربون والمساعدة في تحقيق التنمية المستدامة. يمكن لبعض التقنيات أن تعمل في ظل الظروف المحيطة، مما يعني أن التوسع والقدرة على الضبط أسهل من المصانع الكيميائية التقليدية. في الوقت الحاضر، الهدف النهائي من الاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون هو تحويله إلى مواد كيميائية ذات قيمة أعلى مثل الإيثيلين ومشتقاته.
"إن إنتاج المحفز المناسب والتحكم في ظروف التفاعل سيكونان مفتاحًا لتطوير تطبيق تقنية الاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون."
على الرغم من وجود بعض التحديات التقنية التي لا تزال تواجه عملية الاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون، إلا أنه لا يمكن تجاهل إمكاناتها للتطوير المستقبلي. ومع تكثيف التركيز على أهداف الطاقة المتجددة والحياد الكربوني، من المرجح أن تبدأ المزيد من الشركات في استكشاف إمكانات هذه التكنولوجيا، ومن المتوقع أن يتم إنتاج المزيد من المنتجات صناعيًا باستخدام هذه التكنولوجيا في المستقبل القريب.
في هذا الاتجاه، كيف ينبغي لنا أن نشارك بشكل فعال ونعزز الاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون ليصبح التكنولوجيا الأساسية لإنتاج المواد الكيميائية المستدامة في المستقبل؟
