اوراق نبات اصطناعية تحول ضوء الشمس بديلا مستداما للبنزين

طوَّر العلماء ورقة نبات اصطناعية يأملون في أنها ستوفِّر ذات يوم، بديلاً مستداماً للبنزين. وتحاكي النسخة المقلَّدة من أوراق النبات عمليّة التمثيل الضوئيّ، وهو التفاعل الكيماوي الذي تستعمله النباتات في استخراج الطاقة من ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء.

وابتكر باحثون من جامعة كامبريدج البريطانية ذلك الجهاز لإنتاج غاز يسمى "سينغاز" الذي ينتج حاضراً من الوقود الأحفوري. ويشير اسمه إلى أنه مركّب ويحتوي خليطاً من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. ويعتقد العلماء بأنّه يمكن أن يؤدي في النهاية إلى تطوير بديل مستدام من الوقود السائل، أو استخدامه في صنع سلع أخرى مثل الأدوية والبلاستيك والأسمدة.

في هذا المجال، أوضح إروين رايزنر الأستاذ في قسم الكيمياء في جامعة كامبريدج وأحد كبار الباحثين في البحث، أنه "ربما لم تسمع عن "سينغاز" نفسه، لكنك كل يوم تستهلك منتجات صُنعت عن طريق الاستعانة به. بالتالي، عندما نكون قادرين على إنتاجه على نحو مستدام سيشكل خطوة حاسمة في إيقاف دورة الكربون العالميّة، وتأسيس صناعة مستدامة للمواد الكيماوية والوقود".

وفي التفاصيل أن البروفيسور ريزنر تمكّن بمعاونة فريق علمي، من ضمان أن ورقة  النبات الاصطناعية لن تنفث ثاني أكسيد كربون في الجو، بفضل استعمال مزيج متطوّر من المواد والعوامل المحفّزة، والأخيرة تساعد في تسريع التفاعل الكيماوي من دون أن تصبح جزءاً منه.

وتسير هذه العملية باستخدام عنصرين يمتصان الضوء، على غرار الجزيئات الموجودة في النباتات التي تحصد ضوء الشمس، وقد دُمِجا مع عامل محفز مصنوع من مادة الكوبالت. وعند وضعه في الماء، يتفاعل أحد عنصري امتصاص الضوء مع المحفِّز بطريقة تؤدي إلى إنتاج الأوكسجين، بينما يتولى الآخر تنفيذ التفاعل الكيماويّ الذي يختزل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أول أكسيد الكربون والهيدروجين. وفي المحصلة، تتمكن ورقة النبات الاصطناعية من انتاج الـ"سينغاز".

اللافت أنّ الباحثين اكتشفوا أنّ الورقة الاصطناعيّة تعمل بكفاءة أيضاً في الأيام الملبدة بالغيوم أو الممطرة. "يعني ذلك أنّ استعمال هذه التقنية ليس مقصوراً على البلدان الدافئة وحدها، وأنّ تشغيل العملية لن يكون خلال شهر الصيف دون غيره"، وفق كلمات فيرجيل أندري، طالب دكتوراه والباحث الأول في الدراسة التي نُشرت في مجلة "نيتشر ماتيريالز".

وأضاف، "يمكننا الاستفادة منها من الفجر حتى الغسق، في أي مكان في العالم... نسعى إلى ابتكار منتجات مثل الإيثانول، يمكن استخدامها بسهولة كوقود مستدام. صحيح أنّ من الصعب إنتاجه في خطوة واحدة من ضوء الشمس باستخدام عملية اختزال ثاني أكسيد الكربون. في المقابل، نحن واثقون من أنّنا نسير في الاتجاه الصحيح، ولدينا المواد المحفّزة المناسبة، لذا نعتقد أننا سنكون قادرين على إنتاج جهاز يثبت طبيعة هذه العملية في المستقبل القريب".

وتحدث البروفيسور ريزنر عن الاكتشاف نفسه، فأوضح أن "ما يهمنا تحقيقه بعد ذلك، بدلاً من صنع "سينغاز" أولاً ثم تحويله وقوداً سائلاً، يتمثّل في ابتكار الوقود السائل في خطوة واحدة من ثاني أكسيد الكربون والماء، خصوصاً أنّ ثمة طلباً كبيراً عليه لتشغيل النقل الثقيل والشحن والطيران بشكل مستدام".