עלה מלאכותי לייצור גז נקי

גז שנעשה בו שימוש רב, והמיוצר מתוך דלק מאובנים, ניתן להכנה היום על ידי 'עלה מלאכותי' העושה שימוש באור השמש, בפחמן דו-חמצני ובמים בלבד, מערכת שתוכל ביום מהימים לשמש בפיתוח של דלק נוזלי בר-קיימא שיהווה חלופה לבנזין

מבנה העלה המלאכותי. Virgil Andrei, Bertrand Reuillard & Erwin Reisner
מבנה העלה המלאכותי. Virgil Andrei, Bertrand Reuillard & Erwin Reisner

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' הראו כי ניתן לייצר ישירות גז סינתזה (סינגז, תערובת גזים של מימן ופחמן חד-חמצני) באופן בר-קיימא ופשוט. במקום להפעילו על ידי דלק מאובנים, עלה מלאכותי יכול לפעול תוך שימוש בקרני השמש בלבד. ובניגוד לתהליכים תעשייתיים קיימים לייצור סינגז, העלה אינו פולט כמות נוספת של פחמן דו-חמצני לאוויר החופשי. הממצאים פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Nature Materials.

כיום, סינגז מורכב מתערובת של מימן ושל פחמן חד-חמצני, והוא משמש לייצור של מגוון מוצרי צריכה, כגון דלק, חומרי רוקחות, מוצרי פלסטיק ודשנים. "אולי לא שמענו על סינגז עצמו, אולם כולנו צורכים מוצרים שיוצרו באמצעותו. היכולת לייצר את חומר הגלם הזה באופן בר-קיימא תהווה שלב חיוני בסגירת מעגל הפחמן העולמי תוך קידום תעשיית הדלק והכימיקלים ברי-הקיימא", אמר אחד מהחוקרים.

המערכת שיצרו החוקרים קיבלה את השראתה ממנגנון הפוטוסינתזה – התהליך הטבעי שבאמצעותו צמחים עושים שימוש באנרגיה המגיעה מקרני השמש על מנת להמיר פחמן דו-חמצני למזון. על גבי העלה המלאכותי נמצאים שני קולטי אור הדומים למולקולות הנמצאות בצמחים ואחראיות לרתימת אור השמש, ביחד עם זרז המורכב מהיסוד המתכתי הנפוץ בטבע קובלט. כאשר מטבילים את ההתקן במים, אחד מרכיבי קליטת האור עושה שימוש בזרז על מנת לייצר חמצן. רכיב קליטת האור השני אחראי לתגובה הכימית הממירה פחמן דו-חמצני ומים לכדי פחמן חד-חמצני ומימן, תוך ייצור תערובת הסינגז. בתור בונוס, החוקרים גילו כי רכיבי קליטת האור שבהם נעשה שימוש פעילים גם ברמות נמוכות של אור שמש, למשל בימים גשומים ומעוננים. "המשמעות היא שאינך מוגבל בשימוש בטכנולוגיה זו רק במדינות חמימות ושטופות שמש, או בעונות האביב והקיץ, ובעצם הטכנולוגיה תהיה תוכל להיות פעילה משעות השחר ועד שעות הדמדומים."

עלים מלאכותיים אחרים פותחו אף הם, אולם אלו, בדרך כלל, מייצרים רק מימן. החוקרים מסבירים כי הסיבה שבגינה הם הצליחו לייצר את הסינגז שלהם באופן בר-קיימא היא שילוב החומרים והזרזים הספציפיים שהם בחרו. בין החומרים הללו נמצאים קולטי אור מתקדמים מבחינה מדעית המבוססים על המינרל פרובסקייט, המספקים פוטו-וולטים וזרם חשמלי גבוהים המאפשרים את קיומה של התגובה שבזכותה פחמן דו-חמצני מומר לפחמן חד-חמצני, זאת בהשוואה לקולטי אור המבוססים על סיליקון או חומרי צבע אחרים. בנוסף, החוקרים עשו שימוש במתכת קובלט בתור הזרז במערכת, זאת במקום המתכות פלטינה או כסף היקרות הרבה יותר. לא רק שקובלט הוא זול, אלא שהוא יעיל יותר בייצור של פחמן חד-חמצני מאשר זרזים אחרים. עכשיו, צוות המחקר בוחן דרכים לנצל את הטכנולוגיה שלו על מנת לייצר חלופת דלק נוזלי בר-קיימא לבנזין. כבר היום סינגז משמש כחומר גלם לשם הייצור של דלק נוזלי. "מה שנרצה לעשות בשלב הבא, במקום לייצר קודם סינגז ולאחר מכן להמירו לדלק, הוא ליצור את הדלק הנוזלי בשלב אחד מתוך פחמן חד-חמצני ומים", מסביר החוקר הראשי.

למרות ההתקדמויות הכבירות שנעשו עד כה בייצור חשמל ממקורות אנרגיה מתחדשים, כגון רוח והתקנים פוטו-וולטאיים, החוקר הראשי מסביר כי הפיתוח של דלק סינתטי הוא צורך קיים, זאת לאור העובדה כי חשמל מספק כיום רק כרבע מהביקוש הכלל עולמי של אנרגיה. "קיים צורך גדול בדלק נוזלי על מנת להפעיל כלי תחבורה כבדים, ספינות ומטוסים, כולם באופן בר-קיימא. אנו מתכוונים להפיק מוצרים ברי-קיימא וחשובים, כגון אתאנול, שיכול לשמש בקלות ליצירת דלק," מסביר החוקר. "זה מאתגר לייצר סינגז בשלב יחיד מתוך אור השמש תוך שימוש בתגובה הממירה פחמן דו-חמצני. אולם אנו בטוחים שאנו מתקדמים בכיוון הנכון, וכי יש בידינו את הזרז הנכון, כך שאנו מאמינים שנוכל ליצור התקן שיוכל להדגים את התהליך הזה בעתיד הקרוב".

למאמר המדעי
להודעה של החוקרים

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

  1. "כיום, סינגז מורכב מתערובת של מימן ושל פחמן חד-חמצני" – וממה הוא היה מורכב אתמול?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן