ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นปัญหาที่ร้ายแรงมาก จากรายงานล่าสุดของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) แม้ว่าประเทศอุตสาหกรรมทั้งหมดของโลกจะกลายเป็นคาร์บอนที่เป็นกลางในชั่วข้ามคืน แต่ปัญหาก็จะแย่ลงเรื่อย ๆ กล่าวโดยสรุปไม่เพียงพอที่จะหยุดการสูบเมกะทของ CO2 สู่บรรยากาศ; เราต้องเริ่มลบสิ่งที่เราได้ใส่ไปแล้ว
นี่คือที่เทคนิคที่เรียกว่าการดักจับคาร์บอน (หรือการกำจัดคาร์บอน) เข้ามาในการเล่น ทีมนักวิจัยระดับนานาชาติจาก University of Waterloo รัฐออนแทรีโอได้ใช้คิวของพวกเขาจากธรรมชาติสร้าง“ ใบไม้เทียม” ที่เลียนแบบความสามารถในการขัดผิวด้วยคาร์บอนของจริง แต่แทนที่จะเปลี่ยนบรรยากาศ2 เป็นแหล่งเชื้อเพลิงสำหรับตัวมันเองใบไม้เปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่มีประโยชน์
การวิจัยของทีมได้รับการอธิบายในกระดาษที่ปรากฏเมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร พลังงานธรรมชาติ. ทีมนำโดย Yimin A. Wu นักวิจัยกับศูนย์วัสดุนาโนที่ Argonne National Laboratory (ANL) ในรัฐอิลลินอยส์และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมจากสถาบัน Waterloo for นาโนเทคโนโลยี (WIN) เขาเข้าร่วมโดยนักวิจัยจากทั้งสองสถาบันเช่นเดียวกับมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย (นอร์ทริดจ์) และมหาวิทยาลัยเมืองแห่งฮ่องกง
ในธรรมชาติพืชสีเขียวเปลี่ยนบรรยากาศ CO2 และน้ำเป็นกลูโคสและออกซิเจนผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากสารคลอโรฟิลล์สีซึ่งดูดซับแสงจากดวงอาทิตย์ในหลาย ๆ ความยาวคลื่น (สีม่วงสีฟ้าและสีส้มสีแดง) เพื่อทำปฏิกิริยาเคมี พืชจะใช้กลูโคสเป็นแหล่งเชื้อเพลิงในขณะที่ปล่อยก๊าซออกซิเจน
ดังที่วูอธิบายเขาและทีมของเขาใช้แนวคิดเดียวกันนี้ในการออกแบบใบไม้เทียมซึ่งต้องอาศัยกระบวนการที่คล้ายกันมาก แต่ผลิตผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน “ เราเรียกมันว่าใบเทียมเพราะเลียนแบบใบไม้จริงและกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง” เขากล่าว “ ใบผลิตกลูโคสและออกซิเจน เราผลิตเมทานอลและออกซิเจน”
กุญแจสำคัญในกระบวนการ (ซึ่งวูและเพื่อนร่วมงานของเขาทำงานกันมาตั้งแต่ปี 2558) คือ cuprous ออกไซด์เป็นผงสีแดงราคาถูกที่ออกแบบทางเคมีให้มีอนุภาคแปดด้านมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ผงนี้ถูกสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยาทางเคมีเมื่อเติมกลูโคสทองแดงอะซิเตทโซเดียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตจะถูกเติมลงในน้ำที่ผ่านความร้อนตามอุณหภูมิที่กำหนด
จากนั้นผงนี้จะถูกเติมลงไปในน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเมื่อมีการสูบคาร์บอนไดออกไซด์และเครื่องจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ส่องลำแสงสีขาวเข้าสู่สารละลาย ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดก๊าซออกซิเจน (ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง) ในขณะที่ CO2น้ำและผงจะถูกเปลี่ยนเป็นเมทานอล เนื่องจากเมทานอลมีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำการแก้ปัญหาจึงถูกทำให้ร้อนและเก็บเมทานอลเมื่อระเหย
กระบวนการนี้สะท้อนการวิจัยที่คล้ายกันซึ่งดำเนินการที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักรซึ่งนักวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยแสงอาทิตย์และตัวดูดซับแสงโคบอลท์เพื่อเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์2 ก๊าซเป็นก๊าซ สารนี้ทำจากส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์และใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงทดแทนยาพลาสติกและปุ๋ย
มันก็คล้ายกับแนวคิด "ต้นไม้ประดิษฐ์" ที่พัฒนาโดย Klaus Lackner ผู้อำนวยการศูนย์ Lenfest สำหรับพลังงานที่ยั่งยืนที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย หลายปีก่อน Lackner เสนอวิธีการที่“ ต้นไม้” ด้วยใบพลาสติกเคลือบด้วยเรซินสามารถกำจัดได้มากถึง 100 เท่าของ CO2 จากอากาศราวกับต้นไม้ธรรมชาติ เมื่อใบไม้เปียกโชกจนได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุดเท่าที่จะทำได้พวกมันจะถูกนำไปวางในน้ำเพื่อสร้างเชื้อเพลิงชีวภาพ
กระบวนการเช่นนี้น่าตื่นเต้นด้วยเหตุผลสองประการ ก่อนอื่นการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ (ผู้สนับสนุนหลักสู่ภาวะโลกร้อน) จากชั้นบรรยากาศจะช่วยชะลอการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ประการที่สองเชื้อเพลิงทางเลือกที่เกิดขึ้นจะช่วยให้ผู้คนยังคงพึ่งพารถยนต์ที่ไม่ใช่ไฟฟ้าต่อไปซึ่งจะทำให้เรามีเวลามากขึ้นในการเปลี่ยนไปใช้ชีวิตคาร์บอนที่เป็นกลาง หรืออย่างที่วูบอกนิตยสารอวกาศผ่านอีเมล:
“ เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะลด CO2 การปล่อยจาก บริษัท น้ำมัน บริษัท รถยนต์และ บริษัท เหล็ก นอกจากนี้ยังสามารถให้เชื้อเพลิงสะอาดและยั่งยืนเมทานอลสำหรับยานพาหนะและเครื่องบิน เมทานอลยังเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อผลิตพลาสติกและเส้นใย นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดการปล่อย CO2 และผลิตเชื้อเพลิงที่ยั่งยืนเพื่อเศรษฐกิจสีเขียว”
ในอนาคตจะมีขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มผลผลิตเมทานอลและการค้ากระบวนการจดสิทธิบัตรเพื่อให้สามารถใช้สำหรับอุตสาหกรรม “ ฉันตื่นเต้นเป็นอย่างมากเกี่ยวกับศักยภาพของการค้นพบนี้ในการเปลี่ยนเกม” วูกล่าวเสริม “ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นปัญหาเร่งด่วนและเราสามารถช่วยลดผู้บังคับกองร้อย2 การปล่อยในขณะที่ยังสร้างเชื้อเพลิงทางเลือก”
