המרת גז-חממה לדלק

מדענים מהמכון לביו-הנדסה וננו-טכנולוגיה בסינגפור (IBN) הצליחו לגלות את הפוטנציאל הגלום בפחמן דו-חמצני, גז חממה נפוץ, ע”י הפיכתו לתוצר שימושי יותר

המדענים מדווחים בכתב-העת המדעי Angewandte Chemie, כי באמצעות השימוש בזרזים אורגניים בתהליך מתון ובלתי-רעיל הם הצליחו להפוך פחמן דו-חמצני למתאנול, חומר גלם תעשייתי חשוב היכול לשמש גם כביו-דלק “נקי”.

אורגנו-זרזים (Organocatalysts) הינם זרזים המורכבים מגורמים לא-מתכתיים המצויים בתרכובות אורגניות. דוגמא לזרז ממשפחה זו, בה הזרזים הם חומרים יציבים וקלים לאחסון, הוא החומר IMes (1,3-bis-(2,4,6 trimethylphenyl)imidazolylidene). הם אינם מכילים מתכות כבדות רעילות וניתן לייצרם בקלות וללא עלויות גבוהות.

המדענים הגיבו פחמן דו-חמצני עם קרבנים N-הטרו-טבעתיים (N-heterocyclic carbenes, NHCs) שהם אורגנו-זרזים חדשניים. בניגוד לזרזים של מתכות כבדות, המכילים רכיבים רעילים ובלתי-יציבים, זרזים אלו יציבים – אפילו בנוכחות חמצן. על-כן, התגובה שבין פחמן דו-חמצני וזרזים אלו יכולה להתרחש בתנאים מתונים ובאוויר יבש.

החוקרים הראו כי נדרשת כמות מועטה בלבד של זרזים אלו בכדי ליזום את תחילת פעילותו של הפחמן הדו-חמצני בתגובה. “לזרזים אלו יכולת עצומה לשפעול וקיבוע פחמן דו-חמצני. המחקר שלנו יכול לתרום להפיכתו של עודף פחמן דו-חמצני, הנוצר בסביבה, לתוצרים שימושיים כגון מתאנול,” אומר החוקר הראשי.

לפחמן הדו-חמצני ששופעל ע”י הזרזים הללו מוסף החומר הידרו-סילאן, שילוב של סיליקה ומימן, ותוצר תגובה זו מומר למתאנול ע”י הוספת מים בתהליך של הידרוליזה.

החוקר הראשי מסביר: “הידרו-סילאן מספק מימן, הנקשר לפחמן הדו-חמצני באמצעות תגובת חיזור. חיזור זה של פחמן דו-חמצני מזורז ביעילות ע”י הזרזים שלנו אפילו בטמפרטורת החדר. ניתן לקבל בקלות מתאנול מתהליך זה.

במחקרים קודמים שלנו בחומרים אלו גילינו את יישומיהם המרובים כגורמים נוגדי-חמצון במאבק מול מחלות ניווניות, וכזרזים יעילים בהמרה של סוכרים למקור אנרגיה חלופי. עתה הוכחנו כי זרזים אלו יכולים לשמש בהצלחה גם בהמרה של פחמן דו-חמצני למתאנול, ובכך לסייע בשחרור הפוטנציאל הגלום בגז זה.”

בניסיונות קודמים לחזר פחמן דו-חמצני לתוצרים שימושיים יותר נדרשו כמויות אנרגיה גדולות יותר וזמני תגובה ארוכים יותר. כמו-כן הם נדרשו לזרזי מתכות-מעבר, שהינם הן יקרים והן בלתי-יציבים בחמצן. מחקר פעיל במכון מנסה עתה למצוא חלופות זולות יותר למגיבי ההידרו-סילאן כך שייצור תעשייתי בקנה-מידה נרחב של מתאנול יוכל להפוך עוד יותר זול.

הודעת חוקרי האוניברסיטה