تیتانیوم به عنوان یک عنصر کلیدی در یک پیشرفت جدید در جذب کربن که توسط دانشمندان دانشگاه ایالتی اورگان معرفی شده است، ظاهر شده است.
این پژوهش نوآورانه، امیدی تازه در مبارزه با تغییرات اقلیمی ارائه می‌دهد و قدرت تفکر خلاق و همکاری بین رشته‌ای را به نمایش می‌گذارد.
استفاده از فراوانی و مقرون به صرفه بودن تیتانیوم
این تیم با استفاده از قیمت پایین و فراوانی تیتانیوم، روشی نویدبخش برای جذب مؤثرتر دی‌اکسید کربن توسعه داده است.
این کشف می‌تواند راه را برای راه‌حل‌های مقیاس‌پذیر و کم‌هزینه برای کاهش گازهای گلخانه‌ای در جو هموار کند.
فلزات انتقالی و جذب کربن
این مطالعه نوین که توسط پروفسور می نایمن و کارلی بک از دانشکده علوم دانشگاه ایالتی اورگان هدایت شده، بر یک مأموریت حیاتی متمرکز است: کاهش سطح دی‌اکسید کربن (CO2) در جو.
این تحقیق بینش جدیدی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد چگونه می‌توان جذب کربن را تا سطح مولکولی بهبود بخشید.
در سال ۲۰۲۱، پروفسور نایمن به عنوان رهبر یکی از ۹ پروژه جذب مستقیم هوا که توسط وزارت انرژی ایالات متحده تأمین مالی شده بود، انتخاب شد.
تیم او در حال مطالعه است که چگونه ترکیبات خاص فلزات انتقالی می‌توانند دی‌اکسید کربن را از هوا جذب کرده و به کربنات فلزی – ترکیبی که معمولاً در مواد معدنی طبیعی یافت می‌شود – تبدیل کنند.
فلزات انتقالی چیستند؟
فلزات انتقالی گروهی از عناصر هستند که در نزدیکی مرکز جدول تناوبی قرار دارند. نام آن‌ها از «انتقال» الکترون‌هایشان بین سطوح انرژی پایین و بالا گرفته شده است.
این انتقال الکترونی باعث انتشار رنگ‌های خاصی می‌شود و کمی جذابیت به دنیای پیچیده شیمی اضافه می‌کند.
نگاهی دقیق‌تر به تیتانیوم
در حالی که فناوری جذب کربن هم‌اکنون وجود دارد و امکان فیلتر کردن CO2 از هوا را فراهم می‌کند، کاربردهای فعلی آن بسیار پرهزینه و انرژی‌بر هستند.
اینجاست که تحقیقات تیم دانشگاه ایالتی اورگان وارد عمل می‌شود. محققان تصمیم گرفتند تمرکز خود را روی عنصر تیتانیوم بگذارند.
بک توضیح داد:
«ما تصمیم گرفتیم تیتانیوم را بررسی کنیم، چون ۱۰۰ برابر ارزان‌تر از وانادیوم است، فراوان‌تر، سازگارتر با محیط زیست و در کاربردهای صنعتی کاملاً تثبیت‌شده است. همچنین، در جدول تناوبی درست کنار وانادیوم قرار دارد، بنابراین فرض کردیم که رفتار جذب کربن آن می‌تواند به اندازه کافی مشابه وانادیوم باشد تا مؤثر باشد.»
ظرفیت جذب کربن تیتانیوم
در طول تحقیق، تیم چندین ساختار جدید تتراپروکسو تیتانات – ترکیباتی که شامل یک اتم تیتانیوم مرتبط با چهار گروه پراکسید هستند – سنتز کردند. این ترکیبات جدید درجات مختلفی از کارایی در جذب CO2 نشان دادند.
بک گفت:
«ساختار موردعلاقه ما برای جذب کربن، تتراپروکسو تیتانات پتاسیم است که منحصر به فردتر است، زیرا مشخص شد که یک پراکسوسولوات نیز هست. این به این معناست که علاوه بر داشتن پیوندهای پراکسید با تیتانیوم، همچنین هیدروژن پراکسید در ساختار خود دارد، که ما معتقدیم این عامل آن را بسیار واکنش‌پذیر می‌کند.»
تحقیقات نشان می‌دهد که ظرفیت جذب کربن تتراپروکسو تیتانات پتاسیم تقریباً دو برابر پراکسید وانادیوم است، که این نتیجه دلایل مهمی برای خوش‌بینی به تیم می‌دهد.
بک اظهار داشت:
«تیتانیوم ماده‌ای ارزان‌تر، ایمن‌تر و با ظرفیت بسیار بالاتر است.»
مبارزه مداوم با تغییرات اقلیمی
در حالی که مبارزه با تغییرات اقلیمی همچنان ادامه دارد، این تحقیقات بینش جدیدی در مورد پتانسیل استفاده از عنصری فراوان و مقرون به صرفه مانند تیتانیوم برای جذب مستقیم CO2 از هوا ارائه می‌دهد.
این مطالعه اهمیت حیاتی همکاری بین رشته‌ای و علوم پیشرفته را در مواجهه با چالش‌های پیچیده اقلیمی برجسته می‌کند.
با تمرکز بر راه‌حل‌های مقیاس‌پذیر و مقرون به صرفه، این پیشرفت‌ها ما را به آینده‌ای نزدیک‌تر می‌کند که نوآوری‌های فناوری می‌توانند به بازگرداندن تعادل جو زمین کمک کنند.
این یادآوری دیگری است که با تفکر خلاق، تعهد پایدار و کنجکاوی علمی، می‌توانیم به سوی آینده‌ای پایدارتر گام برداریم.
تیم دانشگاه ایالتی اورگان شامل پروفسور تیم زوهلسدورف، پروفسور کنستانتینوس گولاس، پژوهشگر فوق دکتری ادوارد گاریدو ریبو، و کریستالوگرافر لف زاخاروف بود. همچنین دانشجویان تحصیلات تکمیلی جیکوب هرشی، ژیوئی مائو و ماکنزی نورد نیز در این تیم شرکت داشتند.
جزئیات این تحقیق در یک بیانیه مطبوعاتی از دانشگاه ایالتی اورگان موجود است.
