استفاده از برگ‌های مصنوعی در محیط بیرون از آزمایشگاه

برگ‌های مصنوعی تاکنون تنها در محیط آزمایشگاه استفاده می‌شدند، اما اکنون با راهکار پیشنهادی توسط گروهی پژوهشی می‌توان از آن‌ها در محیط بیرون استفاده کرد.برگ‌های مصنوعی فتوسنتز (پروسه‌ای که در آن گیاهان از آب و کربن‌دی‌اکسید موجود در هوا برای تولید کربوهیدرات ( سوخت بهتر) با گرفتن انرژی از نور خورشید، استفاده می‌کنند) را تقلید می‌کنند که باعث کاهش کربن‌دی‌اکسید موجود در جو می‌شود. البته این عمل تنها در آزمایشگاه انجام می‌شود؛ زیرا آن‌ها از کربن‌دی‌اکسید خالص و تحت فشار موجود در مخازن استفاده می‌کنند.

اما اکنون، پژوهشگران دانشگاه ایلینویز در شیکاگو راهکاری طراحی‌شده را پیشنهاد کردند که با استفاده از آن می‌توان برگ‌های مصنوعی را از آزمایشگاه بیرون آورد و به محیط بیرون برد.

برگ بهبودداده‌شده توسط این گروه که از کربن‌دی‌اکسید (یک گاز گلخانه‌ای قوی) گرفته‌شده از هوا استفاده می‌کند، حداقل ۱۰ برابر در تبدیل کربن‌دی‌اکسید به سوخت بهتر از برگ‌های طبیعی عمل خواهد کرد. یافته‌های این گروه در مقاله‌ای در ژورنال ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شده است.

مینش سینگ، استادیار دپارتمان مهندسی شیمی در کالج مهندسی دانشگاه ایلینویز و نویسنده مسئول مقاله منتشرشده در ژورنال یادشده در این‌باره گفت:

تاکنون، همه‌ی طراحی‌هایی که برای برگ‌های مصنوعی در آزمایشگاه آزمایش انجام شده، از کربن‌دی‌اکسید موجود در مخازن فشرده‌شده استفاده کرده‌اند. برای پیاده‌سازی موفق در دنیای واقعی، این دستگاه‌ها باید قادر به جذب دی‌اکسیدکربن از منابع رقیق‎تری مانند هوا و گازهای دودکشی (گازهای ناشی از سوخت زغال سنگ در نیروگاه‌ها) باشند.

سینگ و همکارش آدیتیا پراجپات، یک دانشجوی تحصیلات تکمیلی در آزمایشگاه سینگ، برای حل این مشکل راه‌حلی پیشنهاد دادند که در آن یک برگ مصنوعی سنتی در یک کپسول شفاف ساخته‌شده از یک غشای نیمه‌نفوذپذیر رزین آمونیوم چهارتایی که با آب پرشده است، بسته‌بندی می‌شود. این غشا به آب اجازه می‌دهد که با نور خورشید از داخل به خارج تبخیر شود. همان‌طور که آب ازطریق غشا عبور می‌کند، به‌طور انتخابی کربن‌دی‌اکسید هوا را به داخل می‌کشد. واحد فتوسنتز مصنوعی داخل کپسول از یک جذب‌کننده‌ی نور با پوشش کاتالیزور تشکیل شده است که کربن‌دی‌اکسید را به کربن‌مونوکسید که می‌تواند به‌عنوان پایه‌ای برای ایجاد سوخت‌های مصنوعی مختلف مورد استفاده قرار گیرد، تبدیل می‌کند. اکسیژن تولید می‌شود و می‌تواند به محیط اطراف منتقل شود یا جمع شود.

شاید براتون جذاب باشه بررسی کنید :
ناسا اولین ویدئو 4K از فضا را روی یوتیوب منتشر کرد

سینگ گفت:

با قرار دادن فناوری برگ مصنوعی سنتی در این غشای مخصوص، کل این واحد قادر به عملکرد مانند یک برگ طبیعی در خارج از آزمایشگاه خواهد بود.

برگ مصنوعی ( یک سیستم فتوسنتز مصنوعی ) الهام گرفته شده از زیست‌ برگ طبیعی
برگ مصنوعی ( یک سیستم فتوسنتز مصنوعی ) الهام گرفته شده از زیست‌ برگ طبیعی

شرح تصویر:

کربن‌دی‌اکسید (توپ‌های قرمز و مشکی ) همان‌طور که آب (توپ‌های سفید و قرمز) از انتهای برگ تبخیر می‌شود، وارد برگ می‌شود. یک سیستم فتوسنتز مصنوعی (دایره بنفش در مرکز برگ) از یک جذب‌کننده‌ی نور که با کاتالیزورها پوشش داده شده است که می‌تواند با استفاده از نور خورشید کربن‌دی‌اکسید را به کربن مونوکسید(توپ‌های قرمز دوتایی) تبدیل کند.

طبق محاسبات آن‌ها، ۳۶۰ برگ که هرکدام ۱/۷ متر طول و ۰/۲ متر پهنا دارند، حدود نیم تن کربن مونوکسید در هر روز تولید خواهند کرد که می‌تواند به‌عنوان پایه برای ایجاد سوخت‌های مصنوعی استفاده شود. این تعداد برگ محیطی به‌ ساخت ۵۰۰ مترمربع را پوشش می‌دهد که می‌تواند سطح کربن‌دی‌اکسید را در شعاع ۱۰۰ متری به میزان ۱۰درصد در یک روز کاهش دهد.

سینگ در این‌باره گفت:

طراحی مفهومی ما از مواد و فناوری‌هایی که به‌آسانی در دسترس هستند، استفاده می‌کند که وقتی با هم ترکیب شوند برگ مصنوعی را تولید می‌کنند که قادر است در محیط بیرون از آزمایشگاه مستقر شود، جایی که می‌تواند نقش مهمی را در کاهش گازهای گلخانه‌ای موجود در جو داشته باشد.

این آزمایش در آزمایشگاه مواد و سیستم‌های مهندسی دانشگاه ایلینویز انجام شده است. دپارتمان مهندسی شیمی حمایت مالی انجام این پژوهش را به عهده داشت. بخشی از بودجه این پژوهش نیز توسط جایزه پژوهشی تحصیلات تکمیلی این دانشگاه تأمین شد.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

پاسخی بگذارید