پژوهشگران مؤسسه فناوری هند (IIT) با توسعه مادهای نوین از فضولات گاوی، گامی مهم در مسیر جذب دیاکسیدکربن و کاهش انتشار گازهای گلخانهای برداشتهاند؛ راهکاری کمهزینه و پایدار برای مقابله با بحران اقلیم.
تغییرات اقلیمی یکی از جدیترین چالشهای جهان امروز محسوب میشود و افزایش غلظت دیاکسیدکربن (CO2) در جو، عامل اصلی تشدید این بحران است. فعالیتهایی مانند سوزاندن سوختهای فسیلی در بخش انرژی، حملونقل و صنعت، حجم عظیمی از CO2 را وارد جو کرده و موجب به دام افتادن گرما و افزایش دمای زمین میشود.
در این میان، فناوری «CCUS» یا Carbon Capture, Utilization and Storage (جذب، استفاده و ذخیره کربن) بهعنوان یکی از راهکارهای کلیدی برای کاهش انتشار کربن مطرح شده است. این فناوری تلاش میکند CO2 را پیش از ورود به جو جذب و ذخیره یا به محصولات مفید تبدیل کند.
روشهای مختلفی برای جذب کربن وجود دارد، از جمله جذب شیمیایی مایع، جداسازی غشایی و جذب سطحی با استفاده از مواد جامد. با این حال، این روشها با چالشهایی مانند مصرف بالای انرژی، هزینههای توسعه و پیچیدگیهای فنی مواجه هستند.
در همین راستا، گروهی از پژوهشگران مؤسسه فناوری گاندیناگار هند (IITGN) راهکاری نوآورانه ارائه دادهاند: تولید کربنهای متخلخل از فضولات گاوی. این ماده زیستی، که بهطور گسترده و روزانه در کشورهایی مانند هند در دسترس است، پیشتر بهعنوان کود یا سوخت مورد استفاده قرار میگرفت، اما اکنون بهعنوان مادهای با ارزش افزوده بالا در فناوریهای زیستمحیطی مطرح شده است.
پژوهشگران در این مطالعه موفق به تولید مادهای به نام «کربن متخلخل نیتروژندار» (NDPC) شدند. این ماده از ترکیب فضولات گاوی با ملاتونین (برای تأمین نیتروژن) و بیکربنات پتاسیم ساخته شده و طی فرآیند «پیرولیز» (Pyrolysis: حرارتدهی در غیاب اکسیژن) به دست آمده است.
به گفته محققان، افزودن نیتروژن به ساختار کربن، توانایی جذب CO2 را افزایش میدهد. این ماده دارای ساختاری بسیار متخلخل با سطح ویژه بسیار بالا است؛ بهطوری که یک گرم از آن میتواند سطحی معادل چند زمین تنیس را پوشش دهد.
در میان نمونههای مختلف، مادهای با نام NDPC-۱ عملکرد بهتری از خود نشان داد. این ماده با سطح ویژه ۱۱۵۳ متر مربع بر گرم، حدود ۵۸ درصد کارایی بالاتری نسبت به کربن معمولی داشت و همچنین پایداری بالایی در چرخههای مکرر جذب و آزادسازی CO2 از خود نشان داد.
پژوهشگران برای درک دقیقتر عملکرد این ماده، از شبیهسازیهای پیشرفته مولکولی از جمله «دینامیک مولکولی واکنشی» و «مونتکارلو گرند کانونیکال» استفاده کردند؛ روشهایی که رفتار اتمها و مولکولها را در شرایط مختلف بررسی میکنند.
یکی از مزیتهای مهم این فناوری، امکان جذب CO2 در دمای پایین (حدود ۳۰ درجه سانتیگراد) است؛ در حالی که بسیاری از جاذبهای مشابه تنها در دماهای بسیار بالا (۴۰۰ تا ۷۰۰ درجه) کارایی دارند. همچنین این فرآیند با تولید حداقل پساب و استفاده از مواد شیمیایی ملایم، از نظر زیستمحیطی نیز پایدارتر ارزیابی میشود.
این نوآوری علاوه بر کاهش هزینهها، به توسعه اقتصاد چرخشی (Circular Economy: استفاده مجدد از پسماندها برای تولید محصولات ارزشمند) کمک میکند و میتواند در مقیاس صنعتی برای کاهش ردپای کربنی مورد استفاده قرار گیرد.
این پژوهش در راستای اهداف توسعه پایدار سازمان ملل، بهویژه هدف ۱۳ (اقدام برای اقلیم)، و همچنین برنامه ملی هند برای دستیابی به انتشار خالص صفر تا سال ۲۰۷۰ ارزیابی شده است.
