طور باحثون في مختبر Po-Chun Hsu بمدرسة بريتزكر للهندسة الجزيئية في جامعة شيكاغو مرشحًا من ألياف كربونية نانوية مطعّمًا ببولي إيثيلين أمين يلتقط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء داخل المباني. نُشرت النتائج في مجلة Science Advances، وكان المؤلف الأول Ronghui Wu الذي عمل باحثًا ما بعد الدكتوراه في المختبر أثناء تنفيذ الدراسة.
أظهر تحليل دورة الحياة أن المرشح يزيل أكثر من 92% من ثاني أكسيد الكربون بعد احتساب الانبعاثات الناتجة عن التصنيع والنقل والصيانة والتخلص، وصُممت المادة بحيث يزيل المرشح كمية من CO2 أكبر من تلك المنبعثة عبر دورة حياته. اختبر الباحثون هذه الفكرة بتجارب وحسابات رقمية لفحص إمكان تحويل فلاتر تهوية المباني إلى أجهزة موزعة لالتقاط الكربون.
قد يؤدي استبدال كل فلاتر مباني بهذا النموذج إلى إزالة ما يصل إلى 596 ميغا طن من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يعادل إخراج 130 مليون سيارة عن الطريق لمدة سنة. على المستوى الفردي، قد يخفض الاستبدال فواتير الطاقة؛ فقد أظهرت دراسة في 2024 توفيرًا يصل إلى حوالي 21.6%، لأن الفلاتر تلتقط CO2 داخل المبنى فتقل الحاجة لسحب الهواء الخارجي وتقل طاقة التسخين أو التبريد.
المادة قابلة لإعادة الاستخدام وتناسب فلاتر HEPA وأنظمة HVAC الحالية، ويمكن تجديدها وإعادتها للخدمة بدلًا من الاستبدال كل ستة أشهر إلى سنة. يتصور الباحثون أن البلديات تجمع الفلاتر المشبعة لإرسالها إلى منشآت مركزية تذيب أو تركز ثاني أكسيد الكربون لتخزينه أو لتحويله إلى مواد كيميائية أو وقود. للمادة امتصاص شمسي عالٍ فيمكن إطلاق CO2 بطرق حرارية شمسية، ويؤكد Hsu أن التجديد يجب أن يستخدم طاقة متجددة لأن التسخين بالوقود الأحفوري قد ينبعث منه CO2 أكثر مما يلتقطه المرشح. بالإضافة إلى ذلك، قد تحسّن هذه الفلاتر جودة الهواء الداخلي في الفصول والمكاتب وتساعد على بقاء الناس أكثر يقظة وصحة.
كلمات صعبة
- مرشح — مادة أو جهاز يلتقط مكوّن معينمرشحًا, المرشح
- ألياف كربونية نانوية — خيوط صغيرة جدًا من مادة الكربون
- بولي إيثيلين أمين — مادة كيميائية تُستخدم لالتقاط الغازات
- تحليل دورة الحياة — تقييم الآثار البيئية عبر عمر المنتج
- امتصاص شمسي — قدرة مادة على امتصاص طاقة الشمس
- تجديد — إعادة معالجة المادة لتستخدم مرة أخرىتجديدها
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما الفوائد والقيود التي تتوقعها إذا جمعت البلديات الفلاتر المشبعة وأرسلتها إلى منشآت مركزية؟
- كيف يمكن أن يؤثر تركيب هذه الفلاتر على فواتير الطاقة وسلوك التهوية في المباني التي تعرفها؟
- ما التحديات التي قد تواجه استخدام الطاقة المتجددة لتجديد الفلاتر على نطاق واسع؟
