Ballina Top Lajm Shkencëtarët kanë mësuar të shndërrojnë dioksidin e karbonit në oksigjen: kjo “hap...

Top Lajm

Shkencëtarët kanë mësuar të shndërrojnë dioksidin e karbonit në oksigjen: kjo “hap rrugën” për në Mars

Kjo metodë mund të jetë veçanërisht e rëndësishme në misionet e ardhshme hapësinore.

Një pajisje e re elektrokimike mund të ndajë drejtpërdrejt dioksidin e karbonit (CO2) në karbon dhe oksigjen të pastër. Një ekip studiuesish nga Universiteti Nanjing (Kinë) thotë se kjo teknologji mund të prodhojë në mënyrë efektive oksigjen në kushte ekstreme – për shembull, nën ujë në Tokë ose në Mars .

Veçanërisht, pajisja e re eliminon nevojën për presionin e ashpër dhe kushtet e temperaturës që zakonisht kërkohen për reagime të tilla, shkruan Interesting Engineering .

“Nëse energjia elektrike për pajisjen vjen nga burime të rinovueshme, kjo metodë hap rrugën drejt neutralitetit të karbonit. Ndërkohë, kjo është një mënyrë praktike dhe e menaxhueshme për të marrë oksigjen nga CO2, e cila ka një spektër të gjerë aplikimesh – nga eksplorimi i Marsit dhe furnizimi me oksigjen i kostumeve hapësinore, deri te jeta nënujore, maskat e frymëmarrjes, pastrimi i ajrit në ambiente të brendshme dhe riciklimi i mbetjeve industriale,” – thuhet në komunikatën për shtyp të kërkuesve.

Në natyrë, bimët prodhojnë oksigjen përmes fotosintezës, duke transformuar CO2 në oksigjen dhe glukozë me ndihmën e atomeve të hidrogjenit si ndërmjetës.

Megjithatë, shkencëtarët prej kohësh janë përpjekur të riprodhojnë këtë proces në kushte laboratorike në temperatura të moderuara.

Hulumtuesit nga Universiteti i Nankinit në bashkëpunim me shkencëtarët e Universitetit Fudan kanë zhvilluar një metodë të re për ndarjen e CO2 drejtpërdrejt në karbon dhe oksigjen. Ndryshe nga metodat tradicionale që përdorin hidrogjen, procesi i tyre bazohet në litium si elementin kryesor ndërmjetës.

Për këtë, shkencëtarët krijuan një pajisje elektrokimike inovative. Ajo përbëhet nga një katod me gaz me nanokatalizator nga ruteniumi dhe kobalti, si dhe një anodë metalike me litium.

Në katodë futet dioksidi i karbonit, i cili kalon në një reduktim elektrokimik në dy faza me pjesëmarrjen e litiumit. CO2 reagon me litium, duke formuar karbonat litiumi (Li₂CO₃). Më pas, karbonati i litiumit dekompozohet, duke u transformuar në oksid litiumi (Li₂O) dhe karbon elementar.

Në fazën e fundit, oksidi i litiumit (Li₂O) kthehet përsëri në ione litiumi, ndërsa si produkt anësor lirohet oksigjen i pastër (O₂). Ky proces e kthen CO2 në karbon dhe oksigjen të përdorshëm në mënyrë efikase. Katalizatori i optimizuar siguron një prodhim oksigjeni mbi 98.6%, çka tejkalon ndjeshëm efikasitetin e fotosintezës natyrore.

Teknologjia e zhvilluar për ndarjen e CO2 ka arritur të tregojë universalitetin e saj, duke funksionuar me sukses jo vetëm me gazin e pastër të dioksidit të karbonit, por edhe me një sërë gazrash të përzier.

Ndër to përfshihen simulimi i gazrave të tymit, që imitojnë emetimet industriale, një përzierje CO2 dhe oksigjeni, dhe madje edhe simulimi i atmosferës marsiane.

Atmosfera e hollë marsiane përbëhet kryesisht nga CO2, me një presion që është më pak se një përqind e presionit atmosferik të Tokës.

Për të simuluar një mjedis të tillë për testimin e teknologjisë së ndarjes së CO2, hulumtuesit krijuan një përzierje gazi që përbëhej nga argoni dhe një koncentrim shumë i ulët (1 përqind) i CO2. Sidoqoftë, ekipi nuk zbuloi sasinë e oksigjenit të marrë në kushtet marsiane.

Kjo është një qasje magjepsëse dhe inovative për trajtimin e ndryshimeve klimatike duke imituar dhe përmirësuar fotosintezën natyrore. Strategjia elektrokimike që përshkruani për ndarjen e CO2 në O2 dhe karbon duke përdorur litiumin si një ndërmjetës reduktues është një zhvillim premtues. Më lejoni të zbërthej pikat dhe implikimet kryesore:
Imitimi i fotosintezës: Fotosinteza natyrale është me të vërtetë një proces i jashtëzakonshëm që konverton CO2 dhe ujin në glukozë dhe oksigjen duke përdorur rrezet e diellit. Metoda elektrokimike aprotike që përmendët merr frymëzim nga kjo, por prezanton një kthesë të re duke përdorur litium dhe një konfigurim të specializuar për të arritur efikasitet më të lartë.

Procesi elektrokimik: Përdorimi i një katode gazi me një katalizator kobalti në shkallë nano (Co) dhe një anodë metalike litium është një zgjedhje interesante inxhinierike. Procesi i reduktimit me dy hapa – fillimisht në Li2CO3 dhe më pas në Li2O – i ndjekur nga oksidimi i Li2O për të prodhuar O2, është një mënyrë e zgjuar për të trajtuar CO2. Fakti që ky proces mundësohet nga energjia elektrike e rinovueshme e bën atë miqësor dhe të qëndrueshëm ndaj mjedisit.

Efikasitet mbresëlënës: Një rendiment i O2 mbi 94,7%, me potencial për të arritur 98,6% duke përdorur një katalizator të optimizuar RuCo, është i jashtëzakonshëm. Kjo e tejkalon efikasitetin e fotosintezës natyrore, e cila zakonisht konverton vetëm rreth 1-2% të energjisë diellore në energji kimike. Ky efikasitet i lartë mund ta bëjë procesin të shkallëzuar dhe praktik për aplikime industriale.

Neutraliteti dhe qëndrueshmëria e karbonit: Duke konvertuar CO2-një gaz serrë-në O2 dhe karbon potencialisht të përdorshëm, kjo metodë jo vetëm që zbut ndryshimet klimatike, por gjithashtu prodhon një nënprodukt të vlefshëm. Ky përfitim i dyfishtë mund të luajë një rol të rëndësishëm në arritjen e neutralitetit të karbonit dhe mbështetjen e zhvillimit të qëndrueshëm.

Sfidat dhe drejtimet e ardhshme: Ndërsa rezultatet janë premtuese, ka ende sfida për t’u marrë parasysh, të tilla si kostoja dhe disponueshmëria e litiumit dhe kobaltit, kërkesat e energjisë për procesin elektrokimik dhe shkallëzueshmëria e teknologjisë. Për më tepër, ndikimi mjedisor i nxjerrjes dhe përpunimit të këtyre materialeve duhet të vlerësohet. Hulumtimi i mëtejshëm mund të fokusohet në optimizimin e katalizatorëve, uljen e kostove dhe integrimin e kësaj teknologjie me infrastrukturën ekzistuese të energjisë së rinovueshme.

Implikime më të gjera: Kjo risi mund të revolucionarizojë mënyrën se si mendojmë për kapjen dhe përdorimin e karbonit. Nuk ka të bëjë vetëm me heqjen e CO2 nga atmosfera, por edhe me krijimin e një sistemi të mbyllur ku produktet e mbeturinave kthehen në burime. Kjo përputhet me qëllimin më të gjerë për të eksploruar dhe pushtuar natyrën në një mënyrë të qëndrueshme, siç e përmendët.

VIDEO BONUS