تولید پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر از دی‌اکسید کربن آب اقیانوس توسط دانشمندان چینی

اقیانوس‌ها به عنوان بزرگترین مخازن کربن زمین، نقشی حیاتی در تنظیم آب‌وهوای جهانی ایفا می‌کنند. اکنون، دانشمندان چینی با یک پیشرفت فناورانه، راهی برای بهره‌برداری فعال از این مخزن عظیم برای تولید مواد شیمیایی مفید یافته‌اند.

محققان یک سیستم بازیافت کربن اقیانوس مصنوعی را مهندسی کرده‌اند که دی‌اکسید کربن (CO₂) را مستقیماً از آب دریا جذب کرده و آن را به اسید سوکسینیک تبدیل می‌کند؛ ماده‌ای کلیدی در ساخت پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر. این دستاورد، که توسط GAO Xiang از موسسه فناوری پیشرفته شنژن و XIA Chuan از دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین رهبری شد، برای اولین بار یک چرخه کامل از جذب CO₂ اقیانوسی تا تولید یک ماده اولیه شیمیایی قابل استفاده را به نمایش می‌گذارد.

فناوری دوگانه: الکتروشیمی و تخمیر میکروبی

نوآوری اصلی این سیستم در ترکیب هوشمندانه دو فرآیند نهفته است:

• الکتروشیمی: آب دریا از یک راکتور الکتروشیمیایی پنج محفظه‌ای عبور می‌کند. میدان الکتریکی باعث تجزیه آب شده و پروتون‌های حاصل، محفظه‌ای را اسیدی می‌کنند. این اسیدی شدن، گونه‌های کربنات محلول را به CO₂ گازی تبدیل می‌کند.
• تبدیل کاتالیزوری: CO₂ گازی جدا شده و به راکتور دوم فرستاده می‌شود. در آنجا، یک کاتالیزور سفارشی مبتنی بر بیسموت، CO₂ را به اسید فرمیک تبدیل می‌کند.
• تخمیر میکروبی: در نهایت، یک سویه مهندسی‌شده از باکتری دریایی Vibrio natriegens، اسید فرمیک را تخمیر کرده و آن را به اسید سوکسینیک تبدیل می‌کند. اسید سوکسینیک پیش‌ساز ارزشمندی برای تولید بیوپلاستیک‌هایی مانند پلی‌بوتیلن سوکسینات (PBS) است.

کارایی و صرفه اقتصادی

آزمایش‌های انجام شده با آب دریای طبیعی جمع‌آوری‌شده از خلیج شنژن، چین، نتایج چشمگیری را نشان داد:

شیانگ چنگ‌شیانگ، متخصص علوم مواد در موسسه فناوری کالیفرنیا، این دستاورد را اولین نمونه از تبدیل CO₂ اقیانوس به یک ماده اولیه قابل استفاده برای بیوپلاستیک‌ها با پایداری و صرفه اقتصادی امیدوارکننده دانست.

انعطاف‌پذیری و چشم‌انداز آینده

ماهیت مدولار این سیستم، انعطاف‌پذیری بالایی را برای تولید مواد شیمیایی مختلف فراهم می‌کند. این سیستم می‌تواند به راحتی برای تولید انواع مواد شیمیایی صنعتی دیگر، از جمله اسید لاکتیک، آلانین و ۱،۴-بوتاندیول، پیکربندی مجدد شود.

این نوآوری نشان‌دهنده تغییر از ذخیره‌سازی ساده CO₂ جذب‌شده به بازیافت مجدد آن به محصولات با ارزش بالا است که به اقتصاد دایره‌ای و کم کربن دامن می‌زند.

محققان بر این باورند که ادغام این سیستم‌ها با منابع انرژی تجدیدپذیر فراساحلی، مانند انرژی باد یا جزر و مد، می‌تواند پایداری فرآیند را به طور قابل توجهی افزایش دهد. با توجه به اینکه اقیانوس‌ها در حال حاضر حدود یک سوم از انتشار جهانی CO₂ را جذب می‌کنند، این فناوری می‌تواند آنها را از غرق‌کننده‌های غیرفعال به شرکت‌کنندگان فعال در راه‌حل‌های اقلیمی تبدیل کند.

یافته‌های کامل این مطالعه در مجله معتبر Nature Catalysis منتشر شده است.