מדענים מאוניברסיטת הלסינקי חושפים חומר סופג נוזלי מבטיח שלוכד CO₂ ביעילות באנרגיה נמוכה, במטרה להתמודד עם מחסומי עלות וקיימות בטכנולוגיית לכידת אוויר ישירה.
חוקרים מאוניברסיטת הלסינקי דיווחו על סופח נוזלי חדש ומבטיח ללכידה ישירה של פחמן דו-חמצני באוויר (DAC). הצוות אומר שזה משלב ספיגה גבוהה, התחדשות אנרגטית נמוכה ופוטנציאל לשימוש חוזר. אלו תכונות שאם יתממשו בקנה מידה גדול, יוכלו לסייע בהפחתת העלויות ועונשים אנרגטיים שרדפו גישות DAC רבות.
העבודה, בראשותה של החוקרת הפוסט-דוקטורנטית זהרה אשאגי גורג'י, מתמקדת בתרכובת סופר-בסיס-אלכוהול הנוצרת מ-1,5,7-טריאזאביציקלו[4.3.0]נון-6-אן (TBN) ואלכוהול בנזילי (TBN-BA). המחברים מדווחים כי גרם אחד של הסופח הנוזלי יכול לספוג כ-156 מיליגרם של CO₂ מאוויר סביבתי לא מטופל, וכי התרכובת "לא הגיבה עם חנקן, חמצן או גזים אטמוספריים אחרים", מה שהופך אותה לסלקטיבית ללכידת CO₂. הצוות מדגיש יתרון מעשי נוסף: CO₂ שנלכד יכול להשתחרר בטמפרטורה מתונה. כפי שציין The Register, התרכובת "זקוקה רק ל-30 דקות של חשיפה לאוויר בטמפרטורה של 70°C (158°F) כדי לשחרר את ה-CO₂ שלה", טמפרטורת התחדשות נמוכה בהרבה מחלק מהסופחים הדורשים חום גבוה מאוד.
הדיווח של אוניברסיטת הלסינקי עצמה על המחקר משקף את טענות הביצועים הללו, תוך הדגשת יכולת המחזור וניקיון השבת ה-CO₂. החוקרים אמרו ל"רג'יסטר" כי לאחר מחזור הלכידה-שחרור הראשון "יכולת הספיגה ירדה בכ-25%, ולכן אנו מעריכים שכ-75% מה-CO₂ הוחזר", וכי "עם זאת, לאחר המחזור השני, כמעט כל ה-CO₂ הוסר". בדיקות שימוש חוזר הראו שהחומר שמר על כ-75% מכושר הספיגה שלו לאחר 50 מחזורים וכ-50% לאחר 100 מחזורים, דבר המצביע על עמידות אך גם על התדרדרות ברורה שיש לטפל בה לשימוש מסחרי ארוך טווח.
קבוצת הלסינקי מבהירה כי העבודה נותרה בקנה מידה מעבדתי וכי התרגום לשימוש תעשייתי ידרוש פיתוח נוסף. על פי The Register, הצוות עוסק בהמרת החומר הסורב הנוזלי לצורות מוצקות על ידי שילובו בתומכים כגון סיליקה ותחמוצת גרפן, מכיוון שמערכות DAC הפעלה בדרך כלל מעדיפות חומרי סופחים מוצקים לטיפול ושילוב תהליכים. פרויקט SuperBase Solutions של האוניברסיטה כבר עובד על שיטות ייצור חסכוניות וניתנות להרחבה עבור תרכובות סופר-בסיס, במטרה להאיץ את הייצור, בקרת האיכות והתאימות לתקנות עבור יישומים תעשייתיים.
מחקר עצמאי וספרות טכנית מדגישים הן את הפוטנציאל והן את האתגרים המעשיים שגישת הלסינקי מבקשת להתמודד איתם. דו"ח טכני של משרד האנרגיה האמריקאי על סופחים בטמפרטורת התחדשות נמוכה בוחן את השימוש במערכות אמין מזורזות ובנוזלים יוניים כדי לשפר את קינטיקה של ספיגה/ספיגה ולהפחית את דרישות האנרגיה, ומציג תכנוני תהליכים קונספטואליים וכלכלה ראשונית המצביעה על כך שסופחים מזורזים יוכלו לקצץ בעלויות DAC אם יורחבו ביעילות. המעבדה הלאומית של אוק רידג' בחנה דרך חלופית, DAC כמעט קריוגני באמצעות פיזיסורבנטים כגון זאוליט 13X ו-CALF-20 בטמפרטורות נמוכות מהסביבה, ומצאה פוטנציאל לעלויות מפולס נמוכות משמעותית כאשר פעולה בטמפרטורה נמוכה וסופחים מתאימים משולבים. מחקרים שפורסמו על זאוליטים מראים גם כי פריסה בטמפרטורה נמוכה יכולה להפוך פיזיסורבנטים זולים לתחרותיים להסרת CO₂ סביבתית בתנאים קרים ויבשים. עבודות אחרות בחנו דרכים היברידיות, למשל צימוד סופחים עם התחדשות אלקטרוכימית כדי לשחרר CO₂ בטמפרטורת החדר, תוך עקיפת ספיגה עתירת חום.
מחקרים רחבים יותר אלה מדגישים פשרה מוכרת בפיתוח DAC: סופחים כימיים הקושרים CO₂ חזק בתנאי סביבה דורשים לעתים קרובות אנרגיה גבוהה או תהליכים מורכבים כדי לשחרר את הגז, בעוד שפיזיסורבנטים יכולים להיות קלים יותר לחידוש אך עשויים לדרוש טמפרטורות נמוכות או שטח גדול יותר של המפעל. תרכובת הלסינקי TBN-BA מחפשת נתיב ביניים, סופג כימי עם טמפרטורת דסורציה נמוכה יחסית, אך ההידרדרות המדווחת שלה לאורך מחזור החיים והצורך הנוכחי להמיר פורמולציה נוזלית לסופג מוצק בר-עבודה הם מכשולים שהצוות חייב להתגבר עליהם כדי להדגים היתכנות מסחרית.
חוקרי הלסינקי וחומרי המוסד שלהם מדגישים גם את חוסר הרעילות ואת עלות הייצור הנמוכה של TBN-BA. יוזמת SuperBase Solutions טוענת שהקבוצה עשתה התקדמות לקראת ייצור בקנה מידה תעשייתי של תרכובות סופר-בסיס, כולל מאמצים לבניית מערכת אב טיפוס אוטומטית. התקדמות ייצור כזו תהיה חשובה אם סופח מוצק מבוסס TBN-BA ייפרס בקנה מידה גדול, בהתחשב בכך שכל תרומה משמעותית להפחתת פגיעות האקלים דורשת כמויות גדולות מאוד של חומר.
אילוצי תזמון ומשאבים עלולים להשפיע על ההתקדמות. ה"רג'יסטר" דיווח כי אשאגי גורג'י נמצא בחופשת לידה עד אוקטובר 2026 וכי המעבר של הפרויקט לבדיקות בקנה מידה פיילוט יימשך ככל שיותר קיבולת הצוות. החוקרים מודים כי "פיתוח מוצר מסחרי דורש זמן, מימון ומאמץ משמעותיים" וסירבו לספק לוח זמנים סופי.
ההקשר של התעשייה והמדיניות מגביר את הדחיפות: ה-Register ציין כי פליטות CO₂ מדלקים מאובנים הגיעו לשיא בשנת 2025, מגמה המונעת בין היתר על ידי עלייה בביקוש לחשמל ממרכזי נתונים ומשתמשים עתירי אנרגיה אחרים. רקע זה מסייע להסביר מדוע חומרי לכידת CO₂ זולים וחסכוניים באנרגיה מושכים תשומת לב, אפילו הפחתות צנועות באנרגיה הנדרשת לחידוש חומרי סופחים, או שיפורים במחזור החיים, יכולים להשפיע באופן מהותי על עלות הלכידה המפולסת ועל פליטות מחזור החיים של מתקני DAC.
נכון לעכשיו, תוצאת ה-Helsinki TBN-BA היא התקדמות בקנה מידה מעבדתי המוסיפה אפשרות שימושית פוטנציאלית לתיק הכימיות של DAC. על פי אוניברסיטת הלסינקי, השלבים הבאים הם המרה לחומרים סופחים מוצקים וניסויי ביצועים במערך DAC בקנה מידה פיילוט. האם הדגמות אלו יכולות לסגור את הפערים שנותרו, עמידות תחת מחזורי לכידה-שחרור רבים, שילוב מעשי של חומר סופח מוצק וכלכלה מאומתת בקנה מידה גדול, יקבעו אם התרכובת תעבור מהבטחה מדעית לכלי תעשייתי להפחתת השפעות האקלים.
