طور باحثون في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة فيرجينيا طريقة عملية لتصنيع مادة معجزة على نطاق واسع، MOF-525، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتحويله. بقيادة الأستاذ المساعد غوراف “جينو” جيري، يمكن أن يساعد هذا الإنجاز الذي حققه الفريق في التخفيف من تغير المناخ وتلبية إحتياجات الطاقة العالمية.
وفقًا للمقال الذي نشرته جينيفر ماكماناماي على موقع Phys.org، ينتمي MOF-525 إلى فئة من المواد المعروفة بإسم الأطر المعدنية العضوية (MOFs)، والتي تتميز ببنيتها البلورية فائقة المسامية مع مساحات داخلية واسعة. يمكن لهذه البنية إحتجاز مركبات كيميائية مختلفة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات إحتجاز الكربون وتحويله.
إستخدم الباحثون تقنية تسمى قص المحلول لتركيب MOF-525. في هذه العملية، يتم خلط مكونات MOF في محلول ونشرها عبر الركيزة بإستخدام شفرة القص. عندما يتبخر المحلول، تتشكل الهياكل المعدنية العضوية كطبقة رقيقة على الركيزة.
تسمح هذه الطريقة بإنشاء أغشية ذات مساحة كبيرة قادرة على إحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتحويله بالتحفيز الكهربائي إلى مواد كيميائية قيمة مثل أول أكسيد الكربون. أول أكسيد الكربون مفيد في تصنيع الوقود والأدوية وغيرها من المنتجات الأخرى.
من خلال زيادة عرض شفرة القص، يمكن توسيع المساحة السطحية لغشاء MOF، مما يعزز قدرته على التفاعلات والإنتاجية. إن قابلية التوسع هذه تجعل هذه التقنية فعالة للغاية للإستخدامات الصناعية.
من خلال إستهداف تحويل ثاني أكسيد الكربون، أظهر الفريق جدوى إستخدام MOF-525 لاحتجاز الكربون وتحويله بالتحفيز الكهربي على عكس طرق احتجاز الكربون التقليدية، والتي غالبًا ما تؤدي إلى تخزين ثاني أكسيد الكربون إلى أجل غير مسمى، يوفر هذا النهج طريقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون المحتجز إلى مواد كيميائية ذات قيمة تجارية مع إستهلاك أدنى قدر ممكن من الطاقة في هذه العملية.
نُشرت نتائج الباحثين في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للمواد التطبيقية والواجهات، بمساهمات من كونور أ. كولنر، وهيلي هول، وميجان آر فيستر، وكيفن إتش ستون، وآسا دبليو نيكولز، وأنكيت داكال، وإيرل أشكرافت.
