طراحی مواد کربن‌دوست به منظور کاهش انتشار گازهای صنعتی
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر محققین در دانشکده انرژی آزمایشگاه ملی اوآک ریج و دانشگاه تنسی موفق به طراحی موادی به عنوان غشای گاز شده‌اند که با بهبود عملکرد نسب به نمونه‌های موجود باعث کاهش انتشار کربن از محیط صنعتی می‌شوند.
نتایج چاپ شده در مجله Chem نشان می‌دهد که روش تولید برای این غشا که قابلیت غلبه بر مشکلات حال حاضر این موضوع که گزینش انتخابی و نفوذ پذیری مناسب غشا است، کلید اصلی در دستیابی به یک غشای با عملکرد مناسب در گرفتن کربن در محیط واقعی می‌باشد.
ژن ژن ینگ از دانشکده شیمی دانشگاه تنسی می‌گوید: معمولاً میان نفوذ پذیری و گزینش انتخابی یک غشا رابطه دو طرفه‌ای وجود دارد که علاوه بر عدم جلوگیری از خروج دی اکسید کربن اجازه عبور گازهای دیگر از غشا داده می‌شود. سناریوی ایده‌آل برای این موضوع تولید موادی است که هر دو گزینه را در بالاترین حد در طبیعت ساختار تهیه شده داشته باشند.
غشاهای گازی بسیار امیدوار کننده هستند اما هنوز این تکنولوژی برای کاهش انتشار گازهای تولید شده و منتشر شده از طریق دودکش در صنایعی که از سوخت فسیلی استفاده می‌کنند، در حال توسعه است.
مفهوم بسیار ساده است: یک غشای نازک و متخلخل به عنوان یک فیلتر برای مخلوط گازهای خروجی عمل می‌کند و اجازه جذب انتخابی دی اکسید کربن را می‌دهد و سپس این ماده جذب شده توسط یه جمع کننده تحت فشار کم بدون حضور اکسیژن، نیتروژن و یا گازهای همراه دیگر نگهداری می‌شود.
برخلاف روشهای شیمیایی موجود برای گرفتن دی اکسید کربن از فرایندهای صنعتی، غشاها دارای روش نصب و استفاده آسانی هستند و همچنین برای مدت طولانی بدون کنترل و یا انجام مراحل اضافه و هزینه بر می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند. نکته مهم در این است که مواد اقتصادی تهیه شده بایستی در مقیاس بالا تولید شوند تا در تکنولوژی و مصارف تجاری امکان مصرف داشته باشند.
ایلجا پوپوفس از قسمت علوم شیمی ORNL می‌گوید: غشاهای گازی نیازمند اعمال فشار از یک سمت و خلاء در سمت دیگر برای دستیابی به یک محیط جریان آزاد دارند که این موضوع دلیل اصلی نفوذ پذیری و گزینش انتخابی آنها است که برای تکنولوژی و توسعه بسیار اهمیت دارد. مواد مورد استفاده در حال حاضر نیازمند استفاده از انرژی بیشتر هستند و استفاده از مواد پیشرفته کلید رهایی از هزینه‌های ایجاد شده توسط این موضوع است.
هیچ ماده طبیعی‌ای در این باره تا بحال به نتیجه نرسیده است و تنها چند ماده بشر ساخت به حد بالای Robsen دستیافته‌اند و این حد نشان دهنده مرزی است که این مواد در گزینش انتخابی و نفوذپذیری تا چه حد می‌توانند موثر باشند. این مواد معمولاً بسیار نایاب و یا دارای مواد اولیه بسیار گران هستند که فرایند تولید آنها یا بسیار طولانی است و یا به علت استفاده از کاتالیست‌های فلزی بسیار هزینه بر.
ینگ می‌گوید: ما این تئوری را مطرح کردیم که وارد کردن اتم‌های فلوئور به درون مواد غشا قابلیت جذب کربن و جداسازی آن را بهبود می‌بخشد.
عنصر فلوئور، برای تهیه محصولاتی مانند تفلون و خمیر دندان استفاده می‌شود و خاصیت دی اکسید کربن دوستی آن، این ماده را برای محققین جذاب کرده است. همچنین بایستی به این نکته توجه داشت که این ماده ارزان است و روش تولید را هزینه‌بر نمی‌کند. تحقیقات برروی این ماده به علت چالش‌های اساسی در وارد کردن این ماده به درون غشا دچار محدودیت‌هایی است.
ینگ می‌گوید: اولین قدم تولید پلیمر برپایه فلوئور با استفاده از روشهای ساده و یا استفاده از مواد اولیه در دسترس بود.
سپس محققین این ماده را کربنیزه کردند یعنی استفاده از حرارت برای ایجاد ساختار متخلخل و علاقمند به جذب دی اکسید کربن. فرایند دو مرحله‌ای گروه‌های دارای فلوئور در ساختار را حفظ کرد و گزینش انتخابی محصول نهایی در برابر دی اکسید کربن را افزایش داد و بر مشکلات اشاره شده تا حد زیادی فائق آمد.
ینگ می‌گوید: دستیابی به مواد دی اکسید کربن دوست با سطح بالا، میکرو حفره‌های زیاد که در دمای بالا پایدار باشد نشان دهنده دستیابی امیدوار کننده‌ای به محصولی با عنوان غشای جداساز دی اکسید کربن است. دستیابی به این محصول با استفاده از مواد اولیه ارزان و موجود تجاری صورت گرفته است.
هدف بعدی محققین بررسی مکانیزم عملکرد غشاری فلوئورینه شده در جذب و انتقال دی اکسید کربن است که این موضوع می‌تواند قدم مهمی در طراحی بهتر و کارآمدتر سیستم‌های جاذب کربن می‌باشد.
