علماء يستخرجون الوقود من الهواء وأشعة الشمس لأول مرة

ابتكر العلماء وقودًا مستخرجا من الهواء الرقيق وأشعة الشمس، لأول مرة على الإطلاق، ما يمهد الطريق لإنتاج وقود هيدروكربوني خالٍ من الكربون، إذ وصف الباحثون اكتشافهم بأنه «مهم ويمكن أن يساعد في نهاية المطاف في إزالة الكربون من قطاع الطيران، لكنهم قالوا إن هناك الكثير من العمل المطلوب للارتقاء بهذه العملية».

ويساهم الطيران والشحن حاليًا في حوالي 8 % من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنسوبة إلى النشاط البشري، لذا يفكر الباحثون في تقليل هذه النسبة، بحسب صحيفة «ديلي ميل» البريطانية.

طريقة عمل المصفاة
يعمل نظام المصفاة المصغرة الذي ابتكره العلماء عن طريق التقاط ثاني أكسيد الكربون والماء من الهواء أولاً، ثم يتم إدخالها في مفاعل شمسي يحولها إلى خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين(غاز الاصطناع)، وأخيرًا، يتم تحويل الغاز التخليقي إلى هيدروكربونات سائلة، والتي يمكن أن تشمل الكيروسين أو البنزين أو الميثانول أو أنواع الوقود الأخرى، لإنتاج مصدر طاقة بديل.

يقول الباحثون أصحاب الدراسة، وهم من جامعة ETH Zurich في سويسرا، إنه بينما تم إثبات الخطوات الفردية لعملية إنتاج الوقود الشمسي، فإن تنفيذ النظام الكامل والمحسّن في ظروف العالم الحقيقي كان يمثل تحديًا.

وحدات إنتاج الوقود من الهواء والماء
لإنتاج الوقود، يجب المرور على ثلاث وحدات أساسية، وحدة التقاط الهواء المباشر التي تستخرج ثاني أكسيد الكربون والماء من الهواء المحيط، ووحدة الأكسدة والاختزال الشمسية التي تستخدم الطاقة الشمسية لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين (غاز الاصطناع)، ووحدة تحول الغاز التخليقي إلى هيدروكربونات سائلة أو ميثانول.

وجد العلماء، الذين نشروا نتائجهم في مجلة «نيتشر» العلمية الشهيرة، أن النظام التجريبي يعمل بنجاح وثبات تحت الإشعاع الشمسي المتقطع، وقالوا إنها أنتجت 32 مليلترًا من الميثانول في تشغيل نموذجي مدته 7 ساعات، مما يدل على الجدوى الفنية لعملية إنتاج الوقود الشمسي.

حسب المؤلفون أيضًا مخططًا يمكن أن يلبي الطلب العالمي على استهلاك كيروسين الطيران، والذي كان 414 مليار لتر في عام 2019، ويقدرون أن مصانع الإنتاج ستحتاج إلى مساحة قدرها 45000 كيلومتر مربع لإنتاج هذه الكمية، وهي ما تعادل 0.5 % من مساحة الصحراء الكبرى.

ومع ذلك، فإن مثل هذا الوقود الذي ينتجه الجيل الأول من محطات الطاقة الشمسية التجارية سيكون أكثر تكلفة من الكيروسين الأحفوري الذي من المفترض أن يحل محله.