كشف علماء من جامعة هلسنكي عن مادة ماصة سائلة واعدة تلتقط ثاني أكسيد الكربون بكفاءة عالية وباستخدام طاقة منخفضة، بهدف معالجة عوائق التكلفة والاستدامة في تقنية التقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء مباشرة.
أعلن باحثون في جامعة هلسنكي عن مادة ماصة سائلة جديدة واعدة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء . ويقول الفريق إن هذه المادة تجمع بين قدرة امتصاص عالية، وتجديد منخفض الطاقة، وإمكانية إعادة الاستخدام. وهذه خصائص، إذا ما تم تطبيقها على نطاق واسع، من شأنها أن تساعد في خفض التكاليف واستهلاك الطاقة الزائد الذي عانت منه العديد من طرق التقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء.
يركز هذا العمل، بقيادة الباحثة ما بعد الدكتوراه زهرة إسحاقي جورجي، على مركب فائق القاعدة-الكحول مُكوّن من 1،5،7-تريازابيسيكلو[4.3.0]نون-6-إين (TBN) وكحول البنزيل (TBN-BA). ويشير الباحثون إلى أن غرامًا واحدًا من المادة الماصة السائلة قادر على امتصاص حوالي 156 ملليغرامًا من ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط غير المعالج، وأن المركب "لم يتفاعل مع النيتروجين أو الأكسجين أو غيرها من الغازات الجوية"، مما يجعله انتقائيًا لالتقاط ثاني أكسيد الكربون. ويُسلط الفريق الضوء على ميزة عملية أخرى: إمكانية إطلاق ثاني أكسيد الكربون الملتقط عند درجة حرارة معتدلة. وكما أشارت صحيفة "ذا ريجستر"، فإن المركب "يحتاج فقط إلى 30 دقيقة من التعرض لهواء درجة حرارته 70 درجة مئوية (158 درجة فهرنهايت) لإطلاق ثاني أكسيد الكربون"، وهي درجة حرارة تجديد أقل بكثير من بعض المواد الماصة التي تتطلب حرارة عالية جدًا.
يؤكد تقرير جامعة هلسنكي عن البحث على هذه الادعاءات المتعلقة بالأداء، مع التركيز على إمكانية إعادة التدوير ونظافة عملية استخلاص ثاني أكسيد الكربون. وصرح الباحثون لصحيفة "ذا ريجستر" أنه بعد دورة الاحتجاز والإطلاق الأولى، "انخفضت قدرة الامتصاص بنحو 25%، لذا نقدر أنه تم استخلاص حوالي 75% من ثاني أكسيد الكربون"، وأنه "بعد الدورة الثانية، تمت إزالة جميع ثاني أكسيد الكربون تقريبًا". وأظهرت اختبارات إعادة الاستخدام أن المادة احتفظت بنحو 75% من قدرتها على الامتصاص بعد 50 دورة، ونحو 50% بعد 100 دورة، مما يشير إلى متانتها، ولكنه يشير أيضًا إلى تدهور واضح يجب معالجته لضمان استخدامها تجاريًا على المدى الطويل.
يؤكد فريق هلسنكي صراحةً أن العمل لا يزال في نطاق المختبر، وأن تطبيقه على نطاق صناعي سيتطلب مزيدًا من التطوير. ووفقًا لصحيفة "ذا ريجستر"، يسعى الفريق إلى تحويل المادة الماصة السائلة إلى أشكال صلبة من خلال دمجها في مواد داعمة مثل السيليكا وأكسيد الجرافين، لأن أنظمة امتصاص الأمونيا (DAC) التشغيلية تُفضل عادةً المواد الماصة الصلبة لسهولة التعامل معها ودمجها في العمليات. ويعمل مشروع "حلول القواعد الفائقة" التابع للجامعة حاليًا على تطوير طرق إنتاج اقتصادية وقابلة للتطوير لمركبات القواعد الفائقة، بهدف تسريع عملية التصنيع ومراقبة الجودة والامتثال للوائح التنظيمية في التطبيقات الصناعية.
تؤكد الأبحاث المستقلة والمراجع التقنية على كلٍ من الإمكانات والتحديات العملية التي يسعى نهج هلسنكي إلى معالجتها. ويتناول تقرير فني صادر عن وزارة الطاقة الأمريكية حول المواد الماصة ذات درجة حرارة التجديد المنخفضة استخدام أنظمة الأمينات المحفزة والسوائل الأيونية لتحسين حركية الامتصاص/الإزالة وتقليل متطلبات الطاقة، كما يعرض تصاميم مفاهيمية للعمليات ودراسات اقتصادية أولية تشير إلى أن المواد الماصة المحفزة قد تخفض تكاليف احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء عند توسيع نطاق استخدامها بفعالية. وقد استكشف مختبر أوك ريدج الوطني مسارًا بديلًا، وهو احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء عند درجات حرارة شبه مبردة باستخدام مواد ماصة فيزيائية مثل الزيوليت 13X وCALF-20 عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة، ووجد إمكانية لخفض التكاليف المُعدّلة بشكل كبير عند الجمع بين التشغيل في درجات حرارة منخفضة والمواد الماصة المناسبة. وبالمثل، تُظهر الدراسات المنشورة حول الزيوليت أن استخدام درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن يجعل المواد الماصة الفيزيائية غير المكلفة قادرة على المنافسة في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط في الظروف الباردة والجافة. وقد تناولت أعمال أخرى مسارات هجينة، على سبيل المثال ربط المواد الماصة بالتجديد الكهروكيميائي لإطلاق ثاني أكسيد الكربون في درجة حرارة الغرفة، متجاوزة عملية الامتزاز المكثفة للحرارة.
تؤكد هذه الدراسات الأوسع نطاقًا على مفاضلة مألوفة في تطوير تقنية امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء: فالمواد الماصة الكيميائية التي ترتبط بثاني أكسيد الكربون بقوة في الظروف المحيطة غالبًا ما تتطلب طاقة عالية أو عمليات معقدة لإطلاق الغاز، بينما يمكن أن تكون المواد الماصة الفيزيائية أسهل في التجديد ولكنها قد تتطلب درجات حرارة منخفضة أو مساحات أكبر للمصنع. يسعى مركب هلسنكي TBN-BA إلى إيجاد حل وسط، وهو مادة ماصة كيميائية ذات درجة حرارة إطلاق منخفضة نسبيًا، ولكن تدهور دورة حياتها المبلغ عنه والحاجة الحالية إلى تحويل تركيبة سائلة إلى مادة ماصة صلبة قابلة للاستخدام يمثلان عقبات يجب على الفريق التغلب عليها لإثبات الجدوى التجارية.
يؤكد باحثو هلسنكي وموادهم المؤسسية أيضًا على عدم سمية مادة TBN-BA وانخفاض تكلفة إنتاجها. وتزعم مبادرة SuperBase Solutions أن المجموعة قد أحرزت تقدمًا نحو الإنتاج الصناعي لمركبات القواعد الفائقة، بما في ذلك الجهود المبذولة لبناء نظام نموذجي آلي. وستكون هذه التطورات التصنيعية مهمة إذا ما أُريد نشر مادة ماصة صلبة قائمة على TBN-BA على نطاق واسع، نظرًا لأن أي مساهمة فعّالة في التخفيف من آثار تغير المناخ تتطلب كميات هائلة من المواد.
قد تؤثر قيود الوقت والموارد على التقدم. وذكرت صحيفة "ذا ريجستر" أن إيشاغي جورجي في إجازة أبوة حتى أكتوبر 2026، وأن انتقال المشروع إلى مرحلة الاختبار التجريبي سيستمر كلما سمحت قدرة الفريق بذلك. ويقر الباحثون بأن "تطوير منتج تجاري يتطلب وقتًا وتمويلًا وجهدًا كبيرًا"، وامتنعوا عن تحديد جدول زمني دقيق.
يُضفي السياق الصناعي والسياسي مزيدًا من الإلحاح على هذا الأمر: فقد لاحظت صحيفة "ذا ريجستر" أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الوقود الأحفوري بلغت مستوى قياسيًا في عام 2025، وهو اتجاه مدفوع جزئيًا بتزايد الطلب على الطاقة من مراكز البيانات وغيرها من المستخدمين كثيفي استهلاك الطاقة. وتُفسر هذه الخلفية سبب جذب مواد احتجاز ثاني أكسيد الكربون منخفضة التكلفة والطاقة الاهتمام، إذ يُمكن حتى لتخفيضات طفيفة في الطاقة اللازمة لتجديد المواد الماصة، أو تحسينات في عمر دورة حياتها، أن تُؤثر بشكلٍ ملموس على التكلفة المُعدّلة لعملية الاحتجاز وانبعاثات دورة حياة مرافق احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء.
في الوقت الراهن، تُعدّ نتائج هلسنكي TBN-BA تقدماً على نطاق المختبر، يُضيف خياراً واعداً إلى مجموعة تقنيات امتصاص الكربون المباشر. ووفقاً لجامعة هلسنكي، تتمثل الخطوات التالية في تحويلها إلى مواد ماصة صلبة وإجراء تجارب أداء في وحدة تجريبية لامتصاص الكربون المباشر. وسيتحدد ما إذا كان هذا المركب سينتقل من مجرد وعد علمي إلى أداة صناعية للتخفيف من آثار تغير المناخ، وذلك بناءً على قدرة هذه التجارب على سدّ الثغرات المتبقية، ومتانته في ظل دورات امتصاص وإطلاق متكررة، وتكامله العملي مع المواد الماصة الصلبة، وجدواه الاقتصادية المؤكدة على نطاق واسع.
