تبدیل آلودگی به یک ماده مفید و ایمن برای محیط زیست

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، چه می‌شد اگر بتوانیم دی اکسید کربنی را که نیروگاه‌ها در هوا رهاسازی می‌کنند، جذب کنیم و آن را به چیزی مفید تبدیل کنیم؟ استارت‌آپ اسکای‌نانو (SkyNano) در تلاش است تا این امکان را فراهم کند. این شرکت اولین نانولوله خود را تولید کرده است، نانولوله‌ای که از کربن رهاشده توسط کارخانه سیکل ترکیبی John Sevier شهر تنسی در راجرسویل ساخته شده است. نانولوله‌های کربنی که این شرکت تولید می‌کند می‌تواند برای ساخت اقلام کاربردی و بادوام مانند باتری‌ها و لاستیک‌ها استفاده شود. آنا داگلاس، مدیرعامل و یکی از بنیانگذاران اسکای‌نانو گفت: «ما این آلودگی را به یک ماده مفید و ایمن برای محیط زیست تبدیل می‌کنیم.» داگلاس گفت: «ما در حال ساخت یک محصول واقعاً با ارزش هستیم که آن را در بازار رقابتی می‌کند. این فناوری واقعا یک مسیر فوری رو به جلو به سمت کربن زدایی است.» پیش از این از نانولوله‌های کربنی برای ساخت دوچرخه‌های فوق سبک برای تور دو فرانس، رنگدانه‌های بسیار تیره، قایق‌های بدون سرنشین و اجزای سازنده فضاپیمای ناسا استفاده شده است. آن‌ها آنقدر بالقوه مفید هستند که کری پینت، مهندس نانو Vanderbilt و یکی از بنیانگذاران اسکای‌نانو آن‌ها را "طلای سیاه" نامیدند. میلیون‌ها نانولوله‌کربنی را در پلاستیک قرار دهید، محصول نهایی می‌تواند مانند آلومینیوم یا فولاد سبک و قوی شود. کمی ترکیب شیمیایی آن‌ها را تغییر دهید و آن‌ها می‌توانند الکتریسیته را هدایت کنند. داگلاس در حالی که شیشه کوچکی از پودر سیاهی را در دست گرفت، گفت: «این محصول نهایی ماست. با چشم غیرمسلح فقط مانند کربن سیاه به نظر می‌رسد. اما در زیر یک میکروسکوپ‌های الکترونی کمی شبیه اسپاگتی به نظر می‌رسد.» نانولوله‌های اسکای‌نانو از لوله‌کشی دی‌اکسید کربن از دودکش کارخانه و هدایت آن به راکتور نمک لیتیوم ساخته شدند. برخی از نانولوله‌های کربنی به طور طبیعی در دود آتش‌سوزی جنگل‌ها تشکیل می‌شوند. هر بار که در خانه شمعی روشن می‌کنید، این احتمال وجود دارد که فتیله مقداری نانولوله کربنی را به‌عنوان جزئی از دود آزاد کند. سفالگران و شمشیرسازان باستانی بدون اینکه بدانند از قدرت فناوری نانو بهره می‌بردند. نانولوله‌های کربنی در لعاب‌های سفالی باستانی و شمشیر‌های فولادی دمشق که به دلیل استحکام خود مشهور هستند، کشف شده‌اند. مانند سایر اجزای دود، احتمالاً نباید نانولوله‌های کربنی را استنشاق کنید. اما تاثیر طولانی مدت زیست محیطی آن‌ها نامشخص است. برخی شواهد نشان می‌دهد که برخی از باکتری‌ها ممکن است قادر به تجزیه زیستی نانولوله‌ها باشند. نانولوله‌های کربنی از سال 1952 مشاهده شدند، زمانی که محققان در اتحاد جماهیر شوروی سابق گزارش دادند که رشته‌هایی از کربن ایجاد کرده‌اند. سال 1991 دانشمند ژاپنی، سومیو ایجیما، ساختار نانولوله‌های کربنی را همراه با فرآیندی برای تولید مطمئن آن‌ها توصیف کرد. بازار تولید جهانی نانولوله کربنی به حدود 3000 متریک تن در سال افزایش یافته است. اما بازار جهانی هنوز کوچک است، زیرا نانولوله‌های کربنی گران هستند و از حدود 100 دلار در هر کیلوگرم شروع می‌شوند. فرآیند معمولی برای ساخت آن‌ها با هزینه‌های انرژی بالا و محصولات جانبی سمی همراه است. هدف اسکای‌نانو تغییر آن با استفاده از فرآیندی است که تمیزتر است و به انرژی کمتری نیاز دارد. به جای روش "رسوب بخار شیمیایی" که به شرایط خلا در دما‌های بالا نیاز دارد، این شرکت از فرآیند الکتروشیمیایی استفاده می‌کند که به انرژی کمتری نیاز دارد و می‌تواند کربن را از دی اکسید کربن مضر موجود در هوا تولید کند. داگلاس گفت: «الکتروشیمی روشی بسیار کم‌هزینه برای انجام کار ارائه می‌دهد. این‌ها اعداد بازدهی هستند که در سنتز فاز گازی سنتی کاملاً بی‌نظیر هستند.» این فرآیند به‌عنوان بخشی از پایان‌نامه دکترای داگلاس در دانشگاه واندربیلت توسعه داده شد. در سال 2020، داگلاس یک پروژه 2.5 میلیون دلاری از وزارت انرژی برای نشان دادن امکان ساخت نانولوله‌های کربنی با استفاده از گاز‌های گلخانه‌ای از نیروگاه‌های گاز طبیعی تضمین کرد. در حال حاضر، اسکای‌نانو در حال تولید مقادیر کمی از نانولوله‌های با درجه تحقیقاتی برای مشتریان خاص است. اما مدیران این شرکت امیدوارند که در چند سال آینده بتوانند به مشتریان تجاری خدمات ارائه دهند.